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Tartari, G.A. & R. Mosello. 1997. Metodologie analitiche e controlli di

1. OWN IEW 9 SJUSIQUIV LIINA OUI LINAJ CISIOUY ALUZEN NUJ INVII TANG LNW IP oyuourniedig ezuardes ET ons LWO IP BIISIDAIU LWO AUN saTfexnig UAJY op omeineunumuo neang YO foloySnig onboy ans LIMA IP OMS YMA APPP ofeuoIzeN OHSISUO VSYI UNI ezuryed EIUEgIOA EISO OIQOIP Ip OULEL OIMNSI YIMA APP ALUZEN OI SISUOD YNO feIds uotssmuwog ueedomyY 24u YPY JUIO OIMINSU JWOUTUOTTAUY OAL Iq OSO YASINA 19W M 107 aININSUT ULIBOMION WAIN LULE aUIIQUIY OP UOIZAI0I1g LJP ALIP OLIN VAHO quourdoyaaaq pue uonesiado o oruouovg 107 uonestueJIo GOO f0FUINZ jonUOD uoNNT og 19M put sdouaTOg oNeNby 10 aIMNsUT OV MVA IMINS uoy THN SM LN FIN Iperogiodns nboe AS66I 7 12 OJPPSOWN D SON OS TO oye puoo Hd aap SUOIZESIFIPIOY 9 07 SI VAIN DL TH NANO 96 1661 L10081 UT IT EIOUI PHN Y EN C66 79 19 19V SW VO FON POS TO puoo Hd arqqou FUOIZEAFIPIOY T OI INVUO TANA 661 BOIUOT EIeISOReLIOIO Jad NOS BONTTEUL VIPAN I L ewoy AUN WSUI UNO 0661 9661 ES6GI PHN N LVN FIN Tuorztsodap q L P66 LEGGI OTGGI 72 12 OTTASOTN ED ON POS TO oye puoo Hd aap ouorzeoIprloy 9 OCI OL IANO ON IA 96 C66T 9661 7 12 JopAneAon ON anb auoizeoynied vo NOA v6 C661 vos 661 12 12 Jopaneaon en A ON FIN H TO 80 HN b18Sord suore T ve wd 1661 661 C661 0661 70 12 TWIS HN N LN SIN tuorztsodap 9661 AT
2. c iii 103 3 93 METALIT ao RR EI E A nai 105 4 CONTROLLI DI QUALIT Daan nno e iaia 108 4 1 IDEFINIZIONI iii 109 4 2 CONTROLLI DI QUALIT INTERNI AL LABORATORIO c0 ccecccesseeeeeeees 109 AD GALIBRAZIONI rio A a a a 110 4 2 2 CONTROLLO DEI BIANCHI E LIMITI DI DETEZIONE E DI QUANTIFICAZIONE ii 4 2 3 CARTE DI CONTROLLO SA 4 2 4 PRECISIONE ED ACCURATEZZA 4 2 5 NUMERO DI CIFRE SIGNIFICATIVE iii 4 2 6 VARIAZIONI DI METODOLOGIE ANALITICHE Be 4 2 7 CONTROLLO DELLA CONSISTENZA INTERNA DELLE ANALISI 4 2 8 CORREZIONE DELLA CONDUCIBILIT PER LA TEMPERATURA 4 2 9 VALIDAZIONE DEI DATI c erre 4 2 10 ARCHIVIAZIONE DEI DATI iii 4 2 11 CONFRONTO DEI RISULTATI ANALITICI CON I DATI PRECEDENTI 42 12 DOCUMENTAZIONE cne a crea ariani 4 3 CONTROLLI DI QUALIT ESTERNI AL LABORATORIO 4 3 1 ESERCIZI DI INTERCALIBRAZIONE das 4 3 2 CERTIFICAZIONE DI CAMPIONI c iii S ICONCLUSIONI A Ali UN Livon Lelio ili iL 146 RIASSUNTO eesti ra aanre E AE EEEE depereonesh leale 147 SUMMARY bio rio iaia 148 ZUSAMMENFASSUNG iis rie li rire errante 149 BIBLIOGRAFIA Lirica ra era 151 Indirizzo degli Autori C N R Istituto Italiano di Idrobiologia 28048 Verbania Pallanza Italia PR
3. 0 012 i oe s Media 0 0017 u A 0 010 4 T o S 0 008 00 3 S 0 006 CODE oe eo co oo 0000 oe 2 0 004 de ee 0 00 ow ooe w o 2 pe aw 000 6 0 w wow 000 cem o a eo coe 0 002 mp meee sonrener 90 mere ND 2 esercito 000 400 mp de 9O supero CIDOCMNSD eD HED 00 SDIDI DE CDM CHEERED ENDA 0 000 oo n 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 Fig 4 2 Esempio di registrazione dei valori di bianco nel periodo marzo 1988 luglio 1995 per le determinazioni spettrofotometriche di fosforo reattivo con cuvetta a passo ottico da 4 cm il valore sull asse delle ascisse indica il numero progressivo delle determinazioni Un dettagliato studio dei bianchi inoltre indispensabile per la valutazione dei limiti inferiori di detezione e di quantificazione rispettivamente LOD e LOQ limit of detection e limit of quantification Il limite di detezione LOD la pi bassa concentrazione di analita che pu es sere rilevata in maniera affidabile dal sistema analitico in appropriate condizioni Esso definito come LOD Sc Sb gt Kd x D S dove Sc e Sb sono rispettivamente i segnali misurati per il campione e il bianco D S la deviazione standard ottenuta sul bianco e Kd un coefficiente di propor zionalit che pu variare da autore ad autore ma che organizzazioni internazionali raccomandano no
4. impossibile fornire indicazioni generali riguardanti conservazione e durata de gli standard sar l operatore o il responsabile del laboratorio che dovr valutarle caso per caso Esistono tuttavia alcune pratiche che permettono di evidenziare l alte rarsi delle soluzioni standard in particolare molto utile l uso di carte di controllo costitute da campioni naturali o da soluzioni artificiali di provata stabilit per alcuni mesi che vengano regolarmente misurati ad ogni nuova serie di analisi Una siste matica deviazione dai valori medi della concentrazione misurata nella carta di con trollo pu indicare il progressivo deterioramento delle soluzioni standard usate per G A Tartari amp R Mosello 111 la taratura Gli aspetti relativi all uso delle carte di controllo saranno ripresi nel para grafo 4 2 3 importante che in un laboratorio esista una pianificazione per l effettuazione delle calibrazioni che preveda frequenze diverse in relazione alla tipologia delle analisi Nel laboratorio di chimica dell Istituto le frequenze di calibrazione utilizzate dal 1984 sono state annuali per tutte le metodologie in assorbimento molecolare fo sforo reattivo e totale azoto totale ammonio nitriti e silicati e per la verifica della costante di cella dei conduttimetri mentre per tutte le altre determinazioni in assor bimento atomico cromatografia ionica e flow injection analyisis le calibrazioni sono giornaliere alternate alle determi
5. 0 340 g di potassio antimonio tartrato KOOC CHOH COOSb H2O sciolti in circa 50 ml di acqua deionizzata 8 1 g di ammonio eptamolibdato NH4 g M070x 4H30 sciolti in circa 100 ml di acqua deionizzata 100 ml di acido solforico concentrato densit 1 84 in circa 200 ml di acqua deionizzata attenzione aggiungere l acido all acqua e contemporaneamente raf freddare dopo aver sciolto separatamente unire il tutto in un matraccio tarato da 500 ml portando a volume con acqua deionizzata II Soluzione riducente In un matraccio tarato da 500 ml sciogliere 35 g di acido L ascorbico e 0 150 g di EDTA Na in circa 400 ml di acqua deionizzata aggiungere 3 ml di acido for mico e portare a volume con acqua deionizzata Questi reagenti sono stabili per un mese se conservati in cella frigorifera a 4 C ed al buio Vetreria La vetreria utilizzata per queste analisi deve essere lavata con detersivi da labo ratorio esenti da fosforo oppure con acido solforico al 25 Procedimento Prima di iniziare a prelevare dai campioni l aliquota da analizzare preparare tre prove in bianco acqua ultrapura pi i reattivi come verifica della seguente proce dura analitica Con un cilindro graduato da 50 ml prelevare 50 ml di campione stabilizzato alla temperatura ambiente di 20 25 C e versarli in una beuta da 100 ml aggiungere 1 5 ml di miscela di reagenti I agitare e dopo circa 2 minuti aggiungere 1 5 ml di so luzione riducente II
6. Le prime misure analiticamente attendibili dei cloruri sono state effettuate nel 1960 Tab 2 12 con una metodica che utilizzava la variazione di conducibilit nel corso di una titolazione con nitrato di argento Vollenweider 1962 Questa meto dica senza dubbio pi precisa della titolazione argentometrica con bicromato di potassio come indicatore o secondo Mohr A P H A 1960 ma richiede un titolatore automatico con buone caratteristiche tecniche Lo strumento a quel tempo utilizzato riportato in tabella 2 9 Tab 2 12 Metodologie utilizzate per la determinazione dei cloruri mg T Periodo di Bibliografia Metodo L 0 Q Media D S C V Bibliografia utilizzo metodo riferimento 1947 1 Titolazione con nitrato 2 d argento metodo di Mohr 1960 67 3 Titolazione conduttometrica 0 5 0 1 3 1967 73 4 Titolazione con nitrato 5 d argento metodo di Mohr 1973 75 3 Titolazione conduttometrica 0 5 2 5 10 0 6 5 0 10 0 1977 81 7 Colorimetria metodo cinetico 0 04 con formazione del complesso con il tallio 1982 84 8 Potenziometria con elettrodo 0 10 0 12 0 02 16 7 ione selettivo 1 11 0 07 6 3 3 37 0 20 5 9 9 92 0 35 3 5 1984 96 9 10 11 Cromatografia ionica con 0 02 0 20 0 02 8 1 12 13 soppressione chimica Dionex 0 48 0 01 2 8 0 96 0 03 3 1 1 99 0 02 1 0 2 93 0 08 2 7 1 Ellis et al 1948 2 Ferrari 1948 3 Vollenweider 1962 4 A P H A 1960 5 Bonomi amp Gerletti 1967 6 Mose
7. Limnol 10 50 69 Baldi E 1949b Relazione del Direttore sull attivit scientifica dell Istituto negli anni 1947 48 Mem Ist ital Idrobiol 5 1 19 Baldi E 1949c Il Lago d Orta suo declino biologico e condizioni attuali Mem Ist ital Idrobiol 5 145 188 Baldi E 1951 Relazione del Direttore sull attivit scientifica dell Istituto negli anni 1949 1950 Mem Ist ital Idrobiol 6 1 28 Baldi E L L Cavalli amp L Pirocchi 1947b Ulteriori ricerche sulla distribuzione spaziale del mesoplancton pelagico in un grande lago oligotrofo Mem Ist ital Idrobiol 3 121 149 Baldi E L Pirocchi amp V Tonolli 1947a Relazione preliminare sulle ricerche idrobiologi che e limnologiche nelle acque del Lago di Como Mimeo Istituto Italiano di Idrobiologia 42 pp Baldi E L Pirocchi amp V Tonolli 1949 Relazione preliminare sulle ricerche idrobiologiche condotte sul Lago di Lugano 1946 1947 Ispettorato Federale Svizzero per la Pesca Berna Baldi E V Tonolli amp L Tonolli Pirocchi 1953 La differente evoluzione di due laghi gi costituenti un unico bacino il Lago Maggiore e il Lago di Mergozzo Mem Ist ital Idro biol 7 49 107 Barbanti L R Mosello A Pugnetti amp D Ruggiu 1986 La limnologia del Lario dai primi studi alle ricerche attuali Atti Simposio Risanamento del Lago di Como la ricerca scientifica Como 25 Ottobre 1986 Barbieri A amp R Mosello 1992 Chemistry and tr
8. Metodoligie analitiche e controlli di qualit 149 spheric depositions alpine lakes and watercourses related to problems of acidifica tion and nitrogen enrichment After an introduction which defines the aims and the research contexts within which the measurements are performed the volume is divided into three main sec tions First the development of analytical methods and instruments from 1938 to the present is described the reconstruction is based strictly on published references and material from the Institute s archives and specifies the characteristics of the preci sion and repeatability of each method as well as the moments of transition when one analytical method gave way to the next The instruments used are dealt with fully in this chapter with descriptions of the performance of individual instruments The second part of the volume describes the analytical methods currently in use starting from the pre treatment and preservation of the samples For each variable considered there is an examination of the principle behind the method range of use and repeatability reagents and instruments used calibration procedures precision and the major bibliographic references The calibration procedures are also exam ined at a general level for the various methods of analysis molecular and atomic spectrophotometry flow injection and ion cromatography analysis The last chapter is devoted to analytical quality controls to which great
9. indi cativo di una precisione nella determinazione inferiore a quella usuale del laborato rio il terzo al di fuori del limite 3 D S segnala la necessit di intervenire in quanto le condizioni analitiche non sono pi sotto controllo Le variazioni nel tempo della carta di controllo consentono di evidenziare derive regolari dal valore medio determinate da errori sistematici o dal progressivo inquinamento della soluzione op pure da scarti improvvisi dovuti ad errori casuali Dall esempio di figura 4 4 riferita alla stessa carta di controllo per l analisi dell ammonio si ottengono valori di D S 9 ug I e C V 1 8 perfettamente compresi nei valori attesi D S 10 ug I e C V 2 0 Nello stesso esempio si pu notare anche un evidente tendenza all aumento dei valori giustificabile con un probabile inquinamento del campione avvenuto negli ul timi giorni di utilizzo quando il volume di campione si era ormai ridotto a meno di un terzo del volume iniziale 4 2 4 PRECISIONE ED ACCURATEZZA Dalle definizioni fornite al paragrafo 4 1 si vede come la precisione di un me todo analitico sia legata alla sua ripetibilit e riproducibilit La ripetibilit rappre senta la bont dell accordo fra i risultati di determinazioni indipendenti ottenuti ap plicando uno stesso metodo su un identico materiale di prova nello stesso laborato rio usando la medesima strumentazione entro brevi intervalli di tempo La riprodu cibilit rispetto alla
10. lavare accuratamente gli elettrodi ed immergerli in acqua deionizzata per circa 10 minuti prima di iniziare le letture sui campioni Misura PHM93 Radiometer Per la scelta del metodo e per l impostazione delle opzioni vengono sempre uti lizzati i tasti di spostamento in alto in basso 7 a destra gt e a sinistra e Impostazioni per le misure di pH sui campioni posizionarsi sul metodo da editare Method A o Method B tenendo premuto 5 il tasto Method si accede alle impostazioni Sample Autoread Stability Crit 3 mpH min per il metodo A 5 per il metodo B Accept Time 350 sec Stability Alarm 900 sec Min pH Alarm 3 5 per il metodo A 6 9 per il metodo B Max pH Alarm 7 5 per il metodo A 9 5 per il metodo B Min Temp Limit 17 C Max Temp Limit 27 C Per le misure sui campioni procedere come segue Scegliere il metodo A o B utilizzando i tasti di spostamento a destra e a sinistra sciacquare gli elettrodi con acqua deionizzata avvinare gli elettrodi con il campione e nel caso della prima determinazione la sciare stabilizzare gli elettrodi nel campione per almeno 15 minuti eseguire la misura su un altra aliquota di campione immergendo gli elettrodi in circa 3 cm di campione la misura viene eseguita senza agitazione premendo il tasto SAMPLE seguito dal tasto conferma Y viene visualizzata la data e l ora dell ultima calibrazione eseguita premere conferma per iniziare la misura sul camp
11. 0 05 2 00 0 50 5 00 2 00 8 00 0 10 10 0 0 50 50 0 0 05 10 0 0 05 10 0 0 05 10 0 0 25 50 0 4 0 13 0 20 0 20 0 02 0 02 9 14 0 20 0 30 0 30 0 80 0 05 0 60 0 05 0 40 1 50 0 02 0 05 0 01 0 01 0 01 0 03 7 15 22 40 14 18 32 137 246 303 0 92 1 47 0 54 0 84 1 21 4 85 0 42 1 69 2 61 4 21 1 39 1 33 3 88 4 07 0 20 0 48 0 96 2 93 1 03 2 29 4 66 9 99 24 8 31 9 0 19 0 29 1 04 3 98 5 00 0 12 0 28 0 53 1 01 2 95 0 29 1 68 3 15 0 54 1 42 2 60 12 8 19 9 17 5 9 5 6 5 4 0 11 5 5 6 3 4 3 9 253 3 6 3 1 2 9 5 6 3 6 3 3 0 8 116 Metodologie analitiche e controlli di qualit La figura 4 2 riporta come esempio l andamento dei valori di bianco nella deter minazione del fosforo reattivo con la cuvetta con passo ottico da 4 cm dall elabora zione statistica di questi dati risulta che l assorbanza media di 0 0017 u A con de viazione standard di 0 0021 u A Il calcolo di LOD e LOQ ponendo le costanti Kd e Kq rispettivamente uguali a 3 e 10 sar quindi il seguente LOD media 3 x D S 0 0017 3 x 0 0021 0 008 u A LOQ media 10 x D S 0 0017 10 x 0 0021 0 0227 u A Per trasformare i valori di LOD ed LOQ dal valore del segnale u A al valore in concentrazione ug I bisogna considerare la retta di calibrazione utilizzata per le letture con la cuvetta da 4 cm ug PI u A x 352 2 2 dove s
12. 20 C Dalle diverse pendenze risultanti si ricava il fattore di corre zione percentuale per unit di grado da utilizzare per riportare ciascun campione alla temperatura di riferimento i valori cos calcolati sono 2 4 2 5 e 1 7 ri spettivamente per le acque del Lago Maggiore del lago alpino e per la pioggia Il valore indicato da Rodier 1984 di 2 3 corrispondente al valore utilizzato come fattore per la correzione automatica sul conduttimetro In pratica si vede come la dif ferenza sia significativa solo per i campioni di acque di pioggia Per evitare questo inconveniente od altri simili che potrebbero insorgere nella misura di campioni a contenuto ionico insolito opportuno eseguire le misure di conducibilit a tempe rature molto prossime a quella di riferimento e comunque entro un ambito di 2 C 1 3 12 Lago Maggiore a e lago alpino 1 1 t Cond Cond SSS N x 5 10 15 20 25 30 35 Temperatura C Fig 4 17 Variazione del rapporto fra la conducibilit a diverse temperature Cond e la conducibilit a 20 C Cond in funzione della temperatura 4 2 9 VALIDAZIONE DEI DATI La validazione dei dati si articola in due momenti il primo verifica la consi stenza interna dei risultati sulla base del bilancio ionico e del confronto fra condu cibilit misurata e calcolata vedi paragrafo 4 2 7 il secondo utilizza criteri meno oggettivi quali l analogia con i risultati ottenuti in precedenza s
13. A P H A 1955 4 Bonomi amp Gerletti 1967 5 A P H A 1971 6 A P H A 1981 7 Mosello 1973 Tab 2 21 Metodologie utilizzate per la determinazione dell azoto totale mg N T Periodo di Bibliografia Metodo L 0 Q Media D S C V Bibliografia utilizzo metodo riferimento 1978 82 1 Idrolisi basica a 120 C 0 81 0 058 T2 2 1 98 0 099 5 0 3 74 0 127 3 4 6 56 0 197 3 0 1982 96 3 4 Idrolisi con scansione di pH 0 30 0 54 0 03 5 6 5 da basico ad acido a 120 C 1 21 0 04 3 3 cuvetta passo ottico 1 cm 4 87 0 07 1 4 cuvetta passo ottico 2 cm 0 20 0 84 0 03 3 6 0 92 0 03 3 1 1 D Elia et al 1977 2 De Giuli 1979 3 Valderrama 1981 4 A P H A 1981 5 Vaccarone 1983 Dal 1982 la miscela ossidante persolfato di potassio sodio idrossido con la quale si eseguiva la digestione in autoclave stata sostituita dalla soluzione ossi dante di persolfato di potassio acido borico e sodio idrossido Valderrama 1981 Questa soluzione ha la caratteristica di permettere la simultanea ossidazione dei composti contenenti azoto e fosforo grazie alla scansione da pH 9 7 a pH 5 6 la successiva determinazione dei nitrati viene effettuata sul campione ossidato dopo acidificazione con acido solforico approssimativamente a pH 2 con lettura diretta dello ione nitrato alla lunghezza d onda di 220 nm A P H A 1981 I nitrati pos sono essere determinati direttamente solo dopo l ossidazione che porta alla totale el
14. H 1955 Ion exchange procedures for the examination of I total ionic con centration II chlorides and III sulphates in natural waters Mitt Int Ver Limnol Communication n 4 156 G A Tartari amp R Mosello McQuarker N R P D Kluckner amp D K Sandelberg 1983 Chemical analysis of acid pre cipitation pH and acidity determinations Environ Sci Technol 17 431 435 Midgley D amp R L Parker 1989 Non linear of calibration in the determination of anions by ion cromatography with suppressed conductivity detection Talanta 36 1277 1283 Miles L J amp K J Yost 1982 Quality analysis of USGS precipitation chemistry data for New York Atmospheric Environ 16 2889 2898 Minoia C amp S Caroli 1989 Applicazioni dell ETA AAS Zeeman nel laboratorio chimico e tossicologico Vol 1 Acque alimenti ambiente Libreria Cortina Padova 367 pp Migdley D amp K Torrance 1978 Potentiometric water analysis Wiley and Sons Chichester 409 pp Molvaersmyr K amp W Lund 1983 Acid and bases in fresh water interpretation of results from Gran plot Water Res 17 3 303 307 Mosello R 1973 Il carico chimico convogliato dal Fiume Toce al Lago Maggiore Tesi Fa colt di Scienze Universit di Milano 99 pp Mosello R 1986 Effects of acid deposition on subalpine and Alpine lakes in NW Italy Mem Ist ital Idrobiol 44 117 146 Mosello R 1988 The trophic evolution of Lake Maggior
15. I parametri strumentali pi importanti relativi alle operazioni di taratura per en trambi i range di utilizzo pH 7 4 e 9 7 e per le misure di pH sui campioni sono descritti qui di seguito Taratura PHM93 Radiometer La taratura si esegue all inizio di ogni settimana con tamponi commerciali gi pronti per l uso lo strumento deve essere precedentemente acceso per almeno 30 minuti e pu essere utilizzato per le misure sui campioni solo dopo 30 minuti dal termine della calibrazione in questi intervalli di tempo gli elettrodi restano im mersi nella soluzione di conservazione cloruro di potassio 0 1 M a pH 4 Le misure vengono eseguite senza agitazione Per la scelta del metodo e per l impostazione delle opzioni vengono utilizzati i tasti di spostamento in alto in basso 7 a destra gt e a sinistra Impostazioni per le calibrazioni nei range di pH 7 4 metodo A e range pH 9 7 metodo B posizionarsi sul metodo da editare Method A o Method B tenendo premuto 5 il tasto Method si accede alle impostazioni Calibration tipo Free 2 Buffers Stability Crit 2 mpH min Accept Time 300 sec Stability Alarm 900 sec Min ZeropH Limit 6 8 pH Max ZeropH Limit 7 2 pH Min Sens Limit 95 Max Sens Limit 105 Min Temp Limit 17 C Max Temp Limit 27 C Calibrate every 144 h Per terminare ed uscire dalla modalit impostazioni premere il tasto Method Per la calibrazione procedere come segue scegliere il met
16. Mosello 125 Sodio 1 2 P L 0 2 e eae t obs oe 3 UE Zou tet Ei TI e ooo o gheooee 143 oo ooo oe 0 2 4 000000 woe of 0 4 4 Differenze in mg 1 0 8 4 1 0 T T T T mg I Fig 4 7 Differenze assolute fra la determinazione del sodio in assorbimento atomico ed in cromatografia ionica in funzione della concentrazione 80 60 Sodio 40 4 CORSI oo o we amp t geg oo se n e ae g800000 eretge Da fe oe 40 h o wee i O 33334 e 20 4 Pb les oo Differenze N gt oo 8 mg I Fig 4 8 Differenze percentuali fra la determinazione del sodio in assorbimento atomico ed in cromatografia ionica in funzione della concentrazione Un modo diverso di valutare graficamente le differenze percentuali fra i risultati derivanti dalle metodologie l utilizzo delle curve di frequenza cumulata La tabella 4 3 riporta un esempio di tale rappresentazione per il confronto dei risultati di due metodi utilizzando dati simulati Ordinando i valori delle differenze percentuali 126 Metodologie analitiche e controlli di qualit A si calcolato per ciascuno di essi la frequenza cumulata dividendo il suo numero d ordine per il numero totale di coppie di misure Infine si sono messi in grafico Fig 4 9 i valori
17. Vollenweider 1963 e sul Lago Mag giore Bonomi et al 1970 Inoltre dal 1960 la conduttometria viene utilizzata come metodica per la determinazione dell alcalinit e dei cloruri Vollenweider 1962 questo indica una notevole attenzione prestata agli aspetti relativi alla strumenta zione ed alla metodica di misura della conducibilit Tab 2 7 Metodologie utilizzate per la determinazione della conducibilit elettrica Periodo di Bibliografia Metodo Strumento Stima Bibliografia utilizzo metodo precisione riferimento 1954 59 1 2 Ponte di Kolrausch a 18 C 3 1960 63 1 2 Ponte di Kolrausch a 18 C S LS 1 uS cm 4 1961 73 1 2 Ponte di Kolrausch a 18 C CDM 2e Radiometer 1 uS cm 1973 82 5 Ponte di Kolrausch a 18 C CDM 3c Radiometer 1 uS cm 6 1982 94 7 Ponte di Kolrausch a 18 C CDM 83 Radiometer 0 5 uS em 1995 96 8 Ponte di Kolrausch a 20 C CDM 83 Radiometer 0 5 uS cm 1996 8 Ponte di Kolrausch a 20 C CDM 230 Radiometer 0 5 uS cm 1 Ellis et al 1948 2 Britton 1934 3 Corbella et al 1956 4 Vollenweider 1963 5 A P H A 1971 6 Mosello 1973 7 A P H A 1976 8 A P H A 1992 da segnalare negli anni compresi tra il 1970 e il 1972 una serie di misure di conducibilit errate verosimilmente dovute ad un mancato controllo della costante 12 G A Tartari amp R Mosello di cella del conduttimetro Tale errore sistematico bene evidenziato dai valori rile va
18. ed agitare nuovamente dopo 15 minuti ed entro 1 ora dall ag giunta dei reattivi si esegue la lettura spettrofotometrica alla lunghezza d onda di 882 nm azzerando lo strumento con acqua deionizzata Calibrazione Dopo essiccazione in stufa alla temperatura di 110 C per almeno un ora pesare la quantit indicata di sale con qualit analitica eventualmente corretta per il grado di purezza Preparare le soluzioni standard come indicato in tabella 3 18 e prelevare in doppio 50 ml in beute lavate di fresco avendo cura di procedere in ordine dal bianco allo standard con concentrazione maggiore ed avvinando la pipetta ad ogni cambio di concentrazione continuare poi con la determinazione come descritto nel procedimento Metodologie analitiche e controlli di qualit 65 Soluzione madre A 0 87874 g KH POx in 1000 ml 200 ug P ml B 10mldi Ain 1000 ml 2ugP ml Tab 3 18 Diluizioni delle soluzioni madre A e B per la preparazione delle soluzioni standard di calibrazione del metodo per la determina zione del fosforo reattivo Concentrazione Prelievo Volume finale ug PI madre A madre B ml 4 1000 ul 500 8 1000 ul 250 12 1500 ul 250 16 2000 pl 250 30 15 ml 1000 60 15 ml 500 100 25 ml 500 200 1000 ul 1000 400 1000 ul 500 Si riportano come esempio le equazioni delle regressioni lineari ed i coefficienti di correlazione lineare r relativi a due diversi range di lavoro Range 4 30 ug PI utilizzati i primi 5 standard riportat
19. operative specifiche tipiche della strumentazione utilizzata pertanto nelle fasi di calibrazione le concen trazioni degli standard devono essere ottimizzate secondo le indicazioni consigliate dalla ditta costruttrice dello strumento Le modalit di calibrazione descritte in questo paragrafo sono esclusivamente applicabili agli strumenti per assorbimento atomico della ditta Perkin Elmer serie 460 e 2380 in uso nel laboratorio dell Istituto Per questa strumentazione la ditta costruttrice consiglia la calibrazione lineare tra lo zero il bianco ed uno standard S1 posto nella zona di linearit nel caso si debba lavo rare a concentrazioni oltre la linearit si consiglia l uso di uno zero e di due o tre standard S1 S2 ed S3 scelti secondo lo schema S1 soluzione standard con valore corrispondente al massimo di linearit in quelle condizioni operative e verificato con degli appropriati standard S2 soluzione standard a concentrazione tre volte il valore dello standard S1 S3 soluzione standard a concentrazione due volte il valore dello standard S2 Metodologie analitiche e controlli di qualit 103 Queste modalit di calibrazione sono dettagliatamente descritte da Perkin Elmer 1982 e devono essere scrupolosamente seguite al fine di mantenere una buona ri petibilit analitica 3 9 2 CALCIO MAGNESIO SODIO E POTASSIO Principio del metodo La determinazione in assorbimento atomico AAS si basa sulla capacit del l atomo dell el
20. vengono stampati tutti i para metri utilizzati nei calcoli ed il coefficiente di correlazione della retta di regressione lineare secondo Gran Verifica della concentrazione dell acido cloridrico La concentrazione reale del titolante deve essere verificata immediatamente dopo la preparazione e periodicamente ogni due mesi se conservato in bottiglia er metica L acido si pu conservare ed utilizzare fino a sei mesi dalla data di prepara zione Il controllo della concentrazione viene eseguita con le seguenti soluzioni di so dio carbonato a concentrazione nota che vengono titolate con la stessa procedura se guita per i campioni La normalit reale dell acido cloridrico quindi calcolata dalla media delle tito lazioni eseguite sulle soluzioni standard conc standard x Conc reale x conc nominale conc ottenuta dalla titolazione Soluzione madre Essiccare 3 5 g di sodio carbonato di grado analitico a 250 C per 4 ore raffreddare in essiccatore e procedere con la seguente pesata 1 0599 g di sodio carbonato in un matraccio da 1000 ml 20 meq I Soluzioni standard 0 100 meq I diluizione di 5 ml di soluzione madre in matraccio da 1000 ml 0 500 meq I diluizione di 25 ml di soluzione madre in matraccio da 1000 ml 2 000 meq 1 diluizione di 50 ml di soluzione madre in matraccio da 500 ml Calcolo della concentrazione conc standard meq 1 Conc reale N x 0 05 N conc ottenuta dalla titolazione
21. 0 018 1 3 0 21 0 009 4 2 10 0 53 0 016 3 0 1 07 0 020 1 9 0 115 0 005 4 4 0 200 0 006 3 2 0 984 0 12 1 2 1 464 0 013 0 9 2 841 0 067 2 4 3 010 0 060 2 0 1984 96 11 12 13 Cromatografia ionica con 0 010 0 200 0 006 3 2 14 soppressione chimica Dionex 0 500 0 008 1 6 0 984 0 012 1 2 0 480 0 013 2 8 15 3 76 0 053 1 4 1 A P H A 1936 2 Ferrari 1948 3 Corbella et al 1956 4 A P H A 1955 5 Vollenweider 1963 6 E A W A G 1964 7 Bonomi amp Gerletti 1967 8 Rodier 1971 9 Mosello 1973 10 De Giuli 1979 11 A S T M 1984 12 A P H A 1985 13 Weiss 1986 14 Mosello et al 1989d 15 Tartari et al 1995 L aumentata attenzione al tema dell evoluzione a lungo termine della chimica dei laghi e delle deposizioni atmosferiche ha indotto ad un accurato lavoro di confronto nel passaggio dalla metodica al salicilato alla misura in cromatografia ionica avve nuta nel 1984 per i campioni di pioggia e fiumi e nel 1988 per i campioni prove nienti dai grandi laghi Maggiore Mergozzo Orta Garda e Iseo Le misure ese guite con i due metodi per oltre tre anni su campioni di fiumi deposizioni atmosfe 16 G A Tartari amp R Mosello riche e laghi in modo da comprendere l intero campo di concentrazioni normal mente misurate hanno evidenziato un ottimo accordo vedi paragrafo 4 2 6 L evoluzione delle condizioni analitiche utilizzate in cromatografia ionica riportata in tabella 2 13 2 2 7 CLORURI
22. 0 03 0 54 0 03 5 6 7 1 42 0 03 2 3 2 60 0 10 3 9 12 8 0 24 1 9 19 9 0 46 2 3 1 A P H A 1955 2 Vollenweider 1963 3 Slavin 1969 4 Perkin Elmer 1971 5 Baudo et al 1979b 6 Weiss 1986 7 Tartari et al 1995 18 G A Tartari amp R Mosello Pi scarse le misure di sodio e potassio ancora una volta il primo riferimento di Vollenweider 1963 che si limita ad indicare la metodologia spettrofotometrica e una precisione di 0 1 mg I Tab 2 16 e 2 17 Tab 2 15 Metodologie utilizzate per la determinazione del magnesio mg 1 Periodo di Bibliografia Metodo L 0 Q Media utilizzo metodo 1960 73 1 Titolazione con EDTA 1973 90 3 4 Spettrofotometria in 0 01 1 006 assorbimento atomico 1 58 1990 96 6 Cromatografia ionica con 0 01 0 29 soppressione chimica Dionex 1 68 2 94 DS 0 1 0 005 0 02 0 008 0 03 0 07 C V Bibliografia riferimento 2 0 5 5 1 3 2 9 7 2 0 2 4 1 A P H A 1955 2 Vollenweider 1963 3 Slavin 1969 4 Perkin Elmer 1971 5 Baudo et al 1979b 6 Weiss 1986 7 Tartari et al 1995 Tab 2 16 Metodologie utilizzate per la determinazione del sodio mg 1 Periodo di Bibliografia Metodo utilizzo metodo 1960 73 1 Spettrofotometria in emissione 1973 90 3 4 Spettrofotometria in 0 03 assorbimento atomico 1990 96 6 Cromatografia ionica con 0 01 soppressione chimica Dionex L 0 Q Media 0 025 0 051 4 85 0 19 1 0
23. 1 94 Documenta Ist ital Idrobiol 54 44 pp Mosello R M Bianchi H Geiss A Marchetto L Morselli G A Tartari G Serrini G Serrini Lanza amp H Muntau 1996 AQUACON MedBas Subproject N 6 Acid rain analy 158 G A Tartari amp R Mosello sis Intercomparison 1 95 Environment Institute JRC Report Commission of the Euro pean Communities Ispra Rep EUR 16425 EN 50 pp Mulik J D amp E Sawicki 1979 Ion chromatographic analysis of environmental pollutants Vol 2 Ann Arbor Science Publishers Inc Ann Arbor Michigan 435 pp Muntau H M Bianchi H Geiss A Marchetto G Serrini G Serrini Lanza G A Tartari amp R Mosello 1994 Il progetto AQACON MedBas valutazione verifica e controllo della qualit analitica nei paesi del Mediterraneo Boll Chim Igien 45 453 461 Novo A 1987 Deposizioni atmosferiche nel Nord Italia Rapporto finale anni 1983 1984 Quaderni Ing Ambientale 6 63 pp O E C D 1968 Scientific fundamentals of the eutrophication of lakes and flowing waters with particular reference to phosphorus and nitrogen as factors in eutrophication OECD Technical Report DAS CSI 68 27 Revised 1971 159 pp O E C D 1982 Eutrophication of waters Monitoring assessment and control O E C D Paris 154 pp Od n S 1976 The acidity problem an outline of concepts Wat Air Soil Pollut 6 137 166 Perkin Elmer 1971 Analytical methods for atomic absorption spectroscopy Norwalk C
24. 20 0 20 40 60 80 100 Differenza percentuale Differenza percentuale Fig 4 11 Curve di frequenza cumulata delle differenze percentuali ottenute nelle determina zioni di ammonio e nitrati con le metodiche colorimetriche rispetto alla cromatografia ionica Col LC e dei silicati con il metodo colorimetrico rispetto al metodo F LA Col F L A Figura inferiore ingrandimento del grafico superiore sulla scala 20 e 20 Osservando come esempio i cationi Fig 4 10 in termini di accordo fra le due metodologie si vede come il risultato migliore sia fornito dal calcio mentre il peg giore dal potassio lo stesso vale per l errore sistematico poich la curva del calcio coincide con il valore zero per frequenze che vanno dallo 0 4 a 0 65 mentre la curva del potassio interseca lo zero a 0 7 In altri termini questo significa nel caso del po tassio che nel 70 dei casi si sono avuti scarti negativi fra la vecchia e la nuova metodologia mentre solo nel 30 dei casi gli scarti sono stati positivi Questo in dica una sottostima del vecchio metodo rispetto al nuovo la significativit delle dif G A Tartari amp R Mosello 129 ferenze deve tuttavia essere valutata statisticamente come si detto in precedenza ad esempio con il test del segno o il test di Wilcoxon 4 2 7 CONTROLLO DELLA CONSISTENZA INTERNA DELLE ANALISI I paragrafi precedenti hanno descritto metodologie e precauzioni utilizzate per ottenere e mantenere u
25. 50 100 150 200 metodo al blu indofenolo 2000 Range 200 2000 ug N T y 1 018 x 4 1400 r 0 9952 err pendenza 0 007 I C err intercetta 6 1 800 200 200 800 1400 2000 metodo al blu indofenolo Fig 4 5 Confronto fra la determinazione dell ammonio con il metodo colorimetrico al blu indofenolo ed il metodo in cromatografia ionica Un ulteriore esempio di rappresentazione grafica delle differenze fra i due me todi presentato per il caso del sodio nel quale lo scostamento dei risultati pi ri levante Fig 4 6 Si sono dapprima messi in grafico i valori ottenuti con le due metodiche nel range di concentrazioni 0 10 mg I e si calcolata la retta di regres sione Per rendere pi accurato il confronto oltre all intero intervallo di risultati sono stati considerati due diversi range di misura Fig 4 6 La retta di regressione nel caso di perfetta coincidenza delle concentrazioni ottenute con i due metodi do vrebbe coincidere con la retta di pendenza unitaria passante per l origine I valori della pendenza e dell intercetta ottenuti per l intero range di misura e per i due campi pi ristretti non sono statisticamente diversi da uno e zero rispettivamente Un approccio pi accurato pu essere eseguito confrontando la differenza fra le due concentrazioni ottenute dai due metodi di analisi per ciascun campione Le dif ferenze espresse come valore assoluto e come percentuale sono messe in grafico c
26. 8 8 indofenolo sodio ipoclorito e 0 63 0 014 2 2 fenolo 2 46 0 049 2 0 1983 96 9 Colorimetria metodo 0 020 0 046 0 004 8 2 10 indofenolo sodio dicloro 0 472 0 008 1 7 isocianurato e sodio salicilato 2 053 0 018 0 9 0 063 0 002 3 2 0 320 0 011 3 4 0 425 0 008 1 9 0 940 0 023 2 4 1 055 0 016 1 5 1 Ellis et al 1948 2 Ferrari 1948 3 A P H A 1955 4 Vollenweider 1963 5 A P H A 1971 6 Mosello 1973 7 Koroleff 1970 8 De Giuli 1979 9 Fresenius et al 1988 10 Mosello et al 1989d Attualmente pur con la possibilit di determinare l ammonio con le metodiche FIA ed IC le determinazioni di routine vengono eseguite con il metodo colorime trico manuale in uso dal 1984 il metodo FIA viene utilizzato solo in occasione di analisi su un elevato numero di campioni provenienti dallo stesso ambiente mentre il metodo IC viene utilizzato nell analisi di campioni con volume ridotto minore di 100 ml Gli spettrofotometri utilizzati per la determinazione manuale dell ammonio nei vari periodi di tempo sono elencati in tabella 2 1 2 2 10 NITRITI Le determinazioni si sono sempre basate sulla reazione fra l acido solfanilico e l alfa naftilammina che presenta ottime caratteristiche di sensibilit e precisione ormai da circa cinquant anni che questa metodica ritenuta la pi adatta a questa determinazione Le principali informazioni disponibili sono riportate in tabella 2 20 2 2 11 AZOTO TOTALE Prec
27. Mini stero dell Ambiente Mosello 1993 L attivit mirava ad uniformare le metodologie di raccolta e trattamento dei campioni a migliorare la confrontabilit dei dati pro dotti nei circa quaranta laboratori partecipanti e ad eseguire un elaborazione comune dei dati Le intercalibrazioni hanno costituito sin dall inizio dell attivit lo strumento pi valido per migliorare il livello qualitativo delle analisi l organizzazione degli esercizi stata effettuata dall Istituto Italiano di Idrobiologia in collaborazione con l Istituto dell Ambiente del CCR di Ispra Dopo ciascun esercizio si procedeva ad una discussione dei risultati preventivamente distribuiti ai partecipanti in riunioni che hanno costituito un utile momento di confronto I risultati e la relativa discus sione imperniata sia su aspetti strettamente analitici che sulla validit della collabo razione ai fini della rete di rilevamento sono stati successivamente pubblicati in una serie di pubblicazioni edite congiuntamente dal C N R Istituto Italiano di Idrobiolo gia e dal Ministero dell Ambiente Mosello et al 1990c 1992b 1993c Serrini et al 1990 1992 1993 In quest ambito sono state svolte quattro intercalibrazioni annuali dal 1989 al 1992 ai primi due esercizi hanno partecipato 34 e 38 laboratori rispettivamente che hanno analizzato pH conducibilit e ioni principali su campioni di pioggia arti ficiali presentanti caratteristiche chimiche prossime a quelle realm
28. Mosello 1973 7 A P H A 1971 8 Rodier 1971 9 De Giuli 1979 10 Henriksen 1982 11 Gran 1952 Tab 2 9 Strumentazione utilizzata per le titolazioni potenziometriche e conduttometriche Periodo di utilizzo 1961 73 1973 82 1982 84 1984 90 1990 95 1995 96 Strumento in uso Titolatore Radiometer TTT Ic composto da titolatore TTT 1 buretta a siringa SBU 1 e registratore SBR2 Conduttimetro Radiometer CDM 2c Titolatore Radiometer TTT 2b composto da titolatore TTT 2 buretta automatica ABU 12 e registratore SBR3 Conduttimetro Radiometer CDM 3c Titolatore Radiometer RTS 822 composto da pHmetro PHM 84 buretta automatica ABU 80 registratore REC 80 ed interfaccia di titolazione TTT 80 Titolatore Radiometer composto da pHmetro PHM 84 buretta automatica ABU 80 collegati al personal computer Hewlett Packard HP 85 programmi analitici in linguaggio HP prodotti specificatamente dai tecnici dell Istituto Italiano di Idrobiologia Titolatore Radiometer composto da pHmetro buretta automatica ABU 91 collegato al personal computer IBM PS2 tramite drive di comunicazione ABU 9X programmi analitici in linguaggio Microsoft Quick Basic 4 5 prodotti specificatamente dai tecnici dell Istituto Italiano di Idrobiologia Titolatore Radiometer composto da pHmetro buretta automatica ABU 91 collegato al personal computer IBM PS2 tramite drive di comunicazione ABU 9X programma analitico wAlk in linguaggio Micros
29. Prima di abbandonare la vecchia metodologia indispensabile l elaborazione dei risultati ottenuti con i due metodi mediante metodologie statistiche che permettano di evidenziare la presenza di eventuali differenze sistematiche Questo tanto pi vero quando gli analiti esa minati non sono specie chimiche ben definite ma sono piuttosto delle variabili defi nite sulla base della metodica chimica utilizzata il caso del fosforo reattivo e to tale dei silicati reattivi al molibdato dell alcalinit quindi errato da un punto di vista analitico cercare di confrontare ad esempio concentrazioni di fosforo ottenute con il metodo spettrofotometrico al molibdato con il quale si determina il cosiddetto fosforo reattivo che pu essere la somma di varie forme di fosforo alcune anche organiche con quelle ottenute per cromatografia ionica dove si determina lo ione fosfato PO come somma di tutte le forme inorganiche PO47 HPO H PO H PO in quanto si confrontano le concentrazioni di diverse forme di soluti o in siemi di soluti AI di l di queste situazioni estreme si deve considerare che la metodologia di analisi pu apprezzare in maniera diversa la presenza di eventuali particelle in so spensione Ad esempio sodio o potassio presenti nel particellato inorganico infe riore a 0 45 um possono essere diversamente misurati per spettroscopia di assorbi mento atomico che utilizza energiche condizioni analitiche combustione
30. Spettrofotometro Perkin Elmer modello 460 con fornetto di grafite HGA 76 utilizzato in fiamma e fornetto di grafite 1980 91 Spettrofotometro Perkin Elmer modello 460 utilizzato in fiamma 1980 96 Spettrofotometro Perkin Elmer modello 2380 con fornetto di grafite HGA 400 ed auto campionatore AS 40 utilizzato in fornetto di grafite Altri aspetti importanti bench spesso non riconosciuti nell assicurare la qualit analitica di un laboratorio sono servizi quali la produzione e la distribuzione dell ac qua deionizzata le operazioni di lavaggio della vetreria e la manutenzione delle bi lance analitiche L acqua deionizzata stata prodotta a partire dal 1957 con un deionizzatore Fil tra M7 sostituito nel 1965 dal modello successivo Filtra 500 Per alcune determina zioni particolari quali ad esempio quelle dei silicati veniva utilizzata acqua distil lata in vetreria di quarzo Nel 1976 stato installato il deionizzatore Maior 200 della ditta Elettracqua che permetteva di ottenere acqua deionizzata con conducibilit di circa 1 uS cm Il deionizzatore era collocato in prossimit del laboratorio di chi Metodologie analitiche e controlli di qualit 7 mica al primo piano dell edificio Nel 1986 lo strumento stato rinnovato e trasfe rito in cantina ampliando la distribuzione dell acqua deionizzata ad altri laboratori dell Istituto A partire dal 1984 presso i laboratori di chimica stato installato il si stema Milli Q
31. a 5 litri di acqua deionizzata ultrapura fil trata a 0 22 um questa soluzione prima dell utilizzo deve essere dega sata con elio di grado analitico o con bagno ad ultrasuoni per 10 mi nuti ed utilizzabile al massimo per 5 giorni Il flusso di eluente consigliato per ottenere un buon compromesso tra separazione velocit di analisi e ripetibilit di 1 0 ml al minuto Soppressore autosoppressione elettrochimica a micromembrana CSRS I e SRS Controller posizionato al livello di corrente 2 corrispondente a 100 mA La conducibilit dell eluente soppresso generalmente compresa tra 0 5 e 2 uS cm Attenzione il Controller SRS del soppressore CSRS deve essere ac ceso qualche istante prima di attivare il flusso della pompa e spento immediatamente dopo aver fermato il flusso dell eluente Questa se quenza indispensabile in quanto gli elettrodi all interno del soppres sore CSRS vengono raffreddati dallo stesso flusso di eluente tuttavia Metodologie analitiche e controlli di qualit 99 altrettanto importante non far passare eluente nel soppressore CSRS con il Controller SRS spento in quanto sono sufficienti pochi secondi per causare una notevole perdita di efficienza del soppressore con conseguente diminuzione della sensibilit analitica Condizioni di integrazione Le condizioni di integrazione vengono ottimizzate con il programma Dionex AI 450 Optimize che permette di modificare tutti i parametri di ogni metodo Ne
32. adeguata calibrazione Un tipico esempio di cromatogramma ottenuto nella determinazione dei cationi riportato in figura 3 17 Metodologie analitiche e controlli di qualit 5 CG12 CS12 44 a Ammonio a Sodio 47 24 4 0 Potassio a 14 6 0 0 XI minuti Magnesio 7 7 Calcio 94 97 Fig 3 17 Esempio di cromatogramma ottenuto nell analisi in cromatografia ionica con colonne cationiche Dionex CG12 CS12 CMMS Per ogni catione viene riportato il tempo di ritenzione Range di utilizzo e ripetibilit Tab 3 34 Range di utilizzo e ripetibilit nell analisi di sodio potassio magnesio calcio ed azoto ammoniacale in cromatografia ionica a diverse concentrazioni espresse in mg I valori ottenuti con loop di iniezione da 100 pl Sodio Potassio Magnesio Calcio Azoto ammoniacale Range di misura 0 05 10 0 0 05 10 0 0 05 10 0 0 25 50 0 0 05 3 00 0 19 0 29 1 04 3 98 5 00 0 12 0 28 0 53 1 01 2 95 0 29 1 68 3 15 0 54 1 42 2 60 12 8 19 9 0 19 0 36 0 51 0 93 Ripetibilit Concentrazione C V 12 6 3 2 2 9 255 1 4 11 7 42 5 7 4 4 2 0 2 9 2 0 1 3 5 6 2 3 3 9 1 9 2 3 3 1 3 8 3 1 2 2 98 G A Tartari amp R Mosello Il limite di detezione LOD dipende dal volume iniettato dal fondo scala impo stato sul rivelatore conduttometrico e dai disturbi del segnale visibili sulla linea di base Nelle condizioni
33. affiancato al personal computer e che con la stesura di programmi finalizzati alla determinazione dell alcalinit si potuto passare all analisi di routine con il metodo di Gran Per una descrizione approfondita delle metodiche per la determinazione dell alcalinit e per una discussione degli errori sistematici associati ad alcune tecniche di misura si ri manda a Serrini et al 1995 Metodologie analitiche e controlli di qualit 13 Tab 2 8 Metodologie utilizzate per la determinazione dell alcalinit meq 1 Periodo di Bibliografia Metodo L 0 Q Media D S C V Bibliografia utilizzo metodo riferimento 1947 48 1 Titolazione con acido cloridrico 2 indicatore metilarancio 1949 56 Titolazione con acido cloridrico 3 4 indicatore metilporpora di Fleisher 1960 77 5 Titolazione conduttometrica 0 05 0 40 0 004 1 0 6 1974 96 1985 91 1992 96 0 46 0 004 0 9 0 58 0 007 1 2 0 65 0 008 1 2 7 8 Titolazione potenziometrica 0 10 0 50 0 005 1 0 9 punti finali pH 4 5 e 4 2 1 06 0 007 0 7 2 41 0 01 0 4 0 008 0 171 0 004 2 1 0 539 0 004 0 7 0 746 0 005 0 7 1 894 0 030 1 6 2 750 0 018 0 6 10 Titolazione potenziometrica 0 003 0 055 0 004 7 3 punto finale pH 4 5 11 Titolazione potenziometrica lt 0 001 0 037 0 002 5 6 metodo di Gran 0 539 0 004 0 7 1 924 0 026 1 4 1 Ellis et al 1948 2 Ferrari 1948 3 Baldi et al 1953 4 Corbella et al 1956 5 Vollenweider 1962 6
34. analisi Esempi di relazioni utilizzabili per le acque superficiali sono la relazione fra conducibilit e concentrazioni di cationi e anioni Fig 4 18 oppure quella fra cal cio pi magnesio e solfati pi alcalinit per acque fluviali o lacustri Fig 4 19 Nel caso delle deposizioni atmosferiche la presenza dell idrogenione rende meno signifi cativa la relazione fra conducibilit e concentrazioni cationiche a causa dell elevata conducibilit equivalente di questo ione precedentemente ricordata Fig 4 20 In questo caso si pu correggere il valore di conducibilit misurato per il contributo dell idrogenione Mosello et al 1984 In generale l approccio del controllo statistico fornisce buone indicazioni per gli ioni presenti in maggiori concentrazioni mentre per i rimanenti le indicazioni sono spesso carenti Tuttavia in alcuni casi l esistenza di un origine comune permette l esi stenza di buone relazioni statistiche anche fra gli ioni minori il caso di sodio e cloruri nelle deposizioni atmosferiche Mosello amp Morselli 1992 Sta all esperienza dell analista o di chi deve validare i dati individuare il tipo di relazione di pi sem plice e valido utilizzo in relazione alla tipologia del campione ed alla problematica esaminata 4 2 12 DOCUMENTAZIONE La documentazione deve permettere di reperire tutte le informazioni inerenti al processo analitico campionamento conservazione pretrattamento del campione es filtr
35. analitici fondamentale per valutare le differenze fra i processi che si svolgono alle diverse profondit ma anche per se guire l evoluzione nel tempo dei livelli medi nell intero corpo d acqua Infatti gene ralmente accettato che il fosforo nella maggioranza dei laghi italiani costituisce la variabile che meglio sintetizza il livello trofico delle acque Ulteriori impegni analitici sono derivati dagli studi sui metalli pesanti in tracce anch essi presenti a livelli di microgrammi per litro Questa attivit ha inoltre messo in evidenza la problematica dei prelievi e del trattamento del campione in quanto operazioni quali la filtrazione e l acidificazione sono in grado di influenzare sostan zialmente i risultati Gli studi sulla chimica delle deposizioni atmosferiche hanno determinato la ne cessit di quantificare alcuni ioni a livelli di concentrazioni molto basse questo stato possibile solo grazie all introduzione della cromatografia ionica avvenuta nel 1984 per gli anioni e nel 1990 per i cationi Questa metodologia ha inoltre permesso uno studio su formiati ed acetati composti di notevole interesse per lo studio dei processi che avvengono in atmosfera Oltre alle nuove necessit e possibilit di determinazioni analitiche l aspetto che si progressivamente affermato nelle pratiche di laboratorio negli ultimi dieci anni quello del controllo di qualit Ovviamente anche in passato esistevano procedure e metodologie formaliz
36. basa sul confronto tra la deviazione standard delle repliche eseguite sul campione e la deviazione standard accettata per il metodo D S metodo alla concentrazione di misura gi verificata in passato e da mantenere nel tempo A P H A 1992 L errore medio ErrMed che ci si pu attendere dalle repliche due singole misure viene cos calcolato 118 Metodologie analitiche e controlli di qualit 540 STRA EET Tess ets n Pn o Datol ne n a gio a os a Dato2 Z 490 RES Oo Media dei dati o A DO A Pr n wn Massimo accettato Se ite la Massimo consigliato ae ee eee CER a ewe ge ee re ew emma Minimo consigliato 465 Minimo accettato 440 I MM riser eerie a dt AN n n n n GB ke See eee Ss FO A A N ni oO N N N N Fig 4 4 Esempio di carta di controllo per l analisi dell ammonio ripetuta in giorni diversi ErrMed 1 128 x D S metodo Sulla base di questo errore medio valutato su due repliche si calcolano il limite massimo di scarto accettabile CL control limit e consigliabile WL warning li mit CL 3 267 x ErrMed WL ErrMed 2 3 x CL ErrMed La figura 4 3 riporta un esempio relativo alla carta di controllo sulle repliche giornaliere per l analisi dell ammonio La concentrazione media di 493 ug N I dalla quale sulla base dei dati di ripetibilit del metodo a quel valore di concentra zione ottenuti da precedenti determinazioni ci si att
37. campioni e la data del campionamento ad esempio per i fiumi del L Maggiore del 3 gennaio 1995 il nome del file potrebbe essere FM030195 Esprimere le concentrazioni in mg Si 1 arrotondando al secondo decimale Alla fine dell analisi staccare le bottiglie dei reattivi dalle pompe peristaltiche e conservarle piene di acqua ultrapura lavare il circuito idraulico con acqua ultrapura per almeno 10 minuti e lasciare le pompe peristaltiche aperte con i tubi non in ten sione Calibrazione Dopo essiccazione in stufa alla temperatura di 110 C per almeno un ora pesare la quantit indicata di nitrato di sodio con qualit analitica eventualmente corretta per il grado di purezza preparare le soluzioni standard come indicato in tabella 3 28 utilizzando matracci tarati e portando a volume con acqua ultrapura Queste soluzioni si conservano in bottiglia di polietilene o policarbonato alla temperatura di 4 C la soluzione madre conservabile per circa tre mesi mentre i 82 G A Tartari amp R Mosello singoli standard devono essere preparati ogni mese gli standard a concentrazione minore di 1 mg NI sono facilmente inquinabili quindi buona abitudine preparali settimanalmente Soluzione madre A 3 0341 g NaNO in 1000 ml 0 50 ug N ml Tab 3 28 Diluizioni della soluzione madre A per la preparazione delle soluzioni standard di calibrazione del metodo per la determina zione dell azoto totale Concentrazione Prelievo Volume fin
38. cella alla temperatura di 20 C le misure comunque devono essere eseguite su campioni con temperatura compresa tra 17 e 23 C Per le determinazioni sui campioni procedere come descritto in seguito scegliere il metodo A premere il tasto sample ed eventualmente portare al valore 1 il contatore dei campioni utilizzando la freccia a sinistra sciacquare due volte la cella conduttometrica con un aliquota di campione eseguire la misura su un altra aliquota di campione immergendo completamente la cella conduttometrica evitando di lasciare bolle d aria all interno della cella in fase di lettura lo strumento visualizzer la temperatura di misura il tempo tra scorso ed una scritta STAB che appare gradualmente con il progredire della sta bilizzazione della lettura a fine lettura verr visualizzata la temperatura di riferimento 20 C a cui ri portato il valore di conducibilit e la temperatura effettiva del campione deter minato passando da un campione all altro importante sciacquare sempre due volte la cella con il campione successivo Premendo il tasto GLP e spostandosi con le frecce gt 4 a V in Sample possibile visualizzare nel range di misura utilizzato tutte le informazioni relative alle ultime cinquanta determinazioni eseguite per ciascun metodo le informazioni 40 G A Tartari amp R Mosello riportate sono valore di conducibilit temperatura del campione tempo necessario alla stabilizzazione
39. conduttometrica si possono utilizzare loop fino a volumi di 250 ul 96 G A Tartari amp R Mosello Un ciclo di analisi solitamente composto dalla sequenza di 5 standard per la calibrazione quadratica e di 20 25 campioni insieme ai quali si devono analizzare 1 o 2 carte di controllo vedi paragrafo 4 2 4 ed almeno un bianco di acqua ultrapura importante confrontare le calibrazioni al fine di verificare che il segnale otte nuto per ogni standard non sia pi del 3 differente dalle precedenti calibrazioni il software Dionex AI 450 permette di confrontare la lettura di ogni standard con il precedente meglio ancora se si predispone un file su foglio elettronico per l archi viazione ed il confronto con una lunga serie di segnali in area relativi alle calibra zioni precedenti Le calibrazioni si eseguono per regressione quadratica della concentrazione di ogni analita contro l area del corrispondente picco L uso di regressioni lineari in ampi range di calibrazione 1 2 ordini di grandezza porta ad errori sistematici parti colarmente evidenti alle basse concentrazioni pertanto le regressioni lineari sono consigliabili solo per intervalli di concentrazioni molto ristretti Per una dettagliata discussione su questo importante aspetto della calibrazione si rimanda al paragrafo 3 8 1 e a Tartari et al 1995 Riferimenti bibliografici A P H A A W W A W E F 1992 Standard Methods for the examination of water and wastewater Met
40. dalla risposta strumentale ma anche da al tre fasi della calibrazione e dell analisi quali ad esempio la preparazione la mani polazione e la conservazione degli standard fasi particolarmente delicate a basse concentrazioni 15 5 5 a Cloruri Bio 4 peers ee ate gg ace ioe Nitrati 3 eg 4 H x Solfati a 5 J x I s 4 x gt 7 2 axm Fg x Q 04 T T_TTTTTIT T T_TTTTTT T ee T T1111 0 0 0 1 1 0 10 0 100 0 Concentrazione degli standard mg 1 20 4 5 te eas x Sodio Ri dia ini Se Sap s Potassio D J t e Magnesio Us 4 g 10 F s Dia hike teens E Calcio ati 1 x x a Ou o Ammonio IS sl seria St a he eS lS ASS el See gt 3 J o mS o Ee x a J ry n I Q 04 T T_TTTTTT T e T X rr T T1111 0 0 0 1 1 0 10 0 100 0 Concentrazione degli standard mg T Fig 3 12 Variazioni percentuali CV sul segnale in area ottenuto dall iniezione con lo stesso loop 50 ul per gli anioni e 100 ul per i cationi degli standard di calibrazione preparati ed utilizzati in giorni diversi I dati si riferiscono ad un periodo di 4 6 mesi Analizzando le rette di calibrazione ottenute per anioni e cationi in IC nei range di concentrazioni comunemente riscontrabili nelle acque naturali si notano risposte generalmente non lineari per gli anioni e l ammonio ed abbastanza lineari per i ca Metodologie analitiche e controlli di qualit 89 tioni Fig 3 13 Questi comportam
41. di acido solforico concentrato densit 1 84 in circa 200 ml di ac qua deionizzata attenzione aggiungere l acido all acqua e contemporanea mente raffreddare dopo aver sciolto separatamente unire il tutto in matraccio tarato da 500 ml e portare a volume con acqua deionizzata IV Soluzione riducente In un matraccio tarato da 500 ml sciogliere 35 g di acido L ascorbico e 0 150 g di EDTA Na2 in circa 400 ml di acqua deionizzata aggiungere 3 ml di acido formico e portare a volume con acqua deionizzata Questi reagenti sono stabili per un mese se conservati in cella frigorifera a 4 C ed al buio Vetreria La vetreria utilizzata per queste analisi deve essere lavata con detersivi esenti da fosforo oppure con acido solforico al 25 Per l ossidazione in autoclave utilizzare bottiglie ermetiche da 100 ml con tappo a vite e guarnizione resistenti alla temperatura di 120 C SCHOTT DURAN con tappo blu GL45 massima temperatura di utilizzo 140 C Procedimento Prima di iniziare a prelevare i campioni preparare tre prove in bianco acqua ul trapura pi i reattivi come verifica della seguente procedura analitica Ossidazione in autoclave Prelevare separatamente per l analisi del fosforo e dell azoto totali 50 ml di cam pione con un cilindro graduato da 50 ml si versano nelle bottiglie per l ossidazione e si aggiungono 7 ml della miscela ossidante I le bottiglie ben tappate si mettono in autoclave e si procede con l ossidazi
42. di laboratori di pro vata esperienza ed affidabilit nel campo Il BCR utilizza questo secondo tipo di ap proccio generalmente affidando la preparazione del campione le prove di omoge neit e stabilit delle concentrazioni ad un laboratorio mentre per la certificazione delle concentrazioni viene scelto un gruppo di laboratori di diversi Paesi dell Unione Europea La procedura per la certificazione di un campione prevede dapprima uno studio di fattibilit su soluzioni opportunamente preparate per stabilire se sia tecnicamente possibile raggiungere gli obiettivi di stabilit nel tempo delle concentrazioni che co stituiscono un requisito indispensabile In questa fase vengono inoltre esaminati tutti gli aspetti relativi all uso dei campioni quali particolari problemi che possono emer gere nella pratica di laboratorio Lo studio di fattibilit serve inoltre al laboratorio organizzante affiancato da esperti del BCR per individuare il collettivo di labora tori da coinvolgere nel processo di certificazione Normalmente si eseguono due o pi prove per stabilire l adeguatezza dei campioni ciascun esercizio seguito da una dettagliata discussione dei risultati considerando le metodologie analitiche utilizzate e tutti gli aspetti sperimentali Le metodiche analitiche devono essere tali da permet tere le determinazioni usando misure fisiche diverse ad esempio determinazioni spettrofotometriche potenziometriche e cromatografiche per una st
43. differenze fra concentrazione dello standard e concentrazione calcolata non superano mai il valore di 1 ug PI Un controllo ancora pi accurato sulla regressione lineare pu essere effettuato calcolando per ogni standard il fattore di risposta RF per unit di concentrazione Green 1996 Dorschel et al 1989 RE segnale u A concentrazione dello standard Valori di RF costanti indicano un ottima correlazione lineare Tab 3 7 e Fig 3 7 mentre significative variazioni sul valore di RF indicano una bassa correla zione lineare tra standard e segnale tali condizioni possono essere indice di errori nella preparazione delle soluzioni calibranti o di andamenti non lineari che richie dono altri tipi di calibrazione ad esempio quella quadratica Tab 3 7 Valori di assorbanza misurati alla lunghezza d onda di 882 nm relativi alla concentrazione degli standard utilizzati per la calibrazione del fosforo totale con centrazioni calcolate dalla retta di calibrazione a intercetta b pendenza e fattore di risposta RF per unit di concentrazione Assorbanza Concentrazione Concentrazione Fattore di risposta cuvetta 4 cm standard calcolata per unit di concentrazione u A ug PI ugPI a bu A RF u A ug PI standard 0 0099 4 4 0 00245 0 0202 8 8 0 00253 0 0306 12 12 0 00256 0 0403 16 16 0 00252 0 0754 30 30 0 00251 0 1490 60 59 0 00248 0 2515 100 100 0 00252 0 5018 200 199 0 00251 1 0133 400 401 0 00253 Al fine di mantene
44. e controlli di qualit 71 Prima di iniziare a prelevare i campioni preparare tre prove in bianco acqua deionizzata ultrapura esente da silice come verifica della seguente procedura anali tica Con una pipetta prelevare 20 ml di campione e agitando dopo ogni aggiunta ag giungere 2 ml di reagente I attendere 15 minuti aggiungere 5 ml di reagente II at tendere 2 minuti ed infine aggiungere ml di reagente III La lettura spettrofotometrica si esegue dopo 15 minuti ed entro 2 ore alla lun ghezza d onda di 815 nm azzerando lo strumento con acqua deionizzata AI termine della lettura le beute vanno risciacquate accuratamente con acqua deionizzata ultrapura esente da silice Calibrazione Dopo essiccazione in stufa alla temperatura di 110 C per almeno un ora pesare la quantit indicata di sodio esafluorosilicato con qualit analitica eventualmente corretta per il grado di purezza Preparare le soluzioni standard come indicato in ta bella 3 23 e prelevarne in doppio 20 ml avendo cura di procedere in ordine cre scente dal bianco allo standard con concentrazione maggiore ed avvinando la pi petta ad ogni cambio di concentrazione continuare poi con la determinazione come descritto nel procedimento Per la preparazione degli standard utilizzare matracci tarati risciacquati recen temente con acqua ultrapura Soluzioni madre Attenzione il sodio esafluorosilicato si scioglie lentamente scaldare legger mente A 0 67142 g N
45. ed il corrispondente valore di F si ricava F di Gran 0 0377 x volume HCl in ml 0 0030 coefficiente di correlazione lineare r 0 9996 0 003 volume all intercetta V 0 080 ml x 0 080 x 0 0508 x 1000 30 Alcalinit totale 0 136 meq 1 In figura 3 4 viene riportata l estrapolazione grafica del volume di acido clori drico all intercetta Definizioni di acidit L acidit forte o acidit libera il contenuto di acidi forti dissociati quali gli acidi minerali solforico nitrico e cloridrico e di eventuali altri acidi completamente dissociati pu essere determinata per titolazione con il metodo delle aggiunte utiliz zando un acido forte Nella maggior parte delle acque l acidit forte corrisponde all attivit dello ione idrogeno ed calcolabile dal pH H 10 Al fine di chiarire meglio il concetto di acidita vengono di seguito riportate le definizioni di acidita debole e totale Metodologie analitiche e controlli di qualit 45 10 9 FI di Gran 10 8 7 6 5 intercetta x 0 080 ml 2 1 lt 0 T T T T T 1 0 00 0 05 0 10 0 15 0 20 0 25 0 30 Volume di HCI erogato ml Fig 3 4 Esempio di estrapolazione del valore dell intercetta con il metodo di Gran nel caso di un campione contenente alcalinit L acidit debole rappresentata dal contenuto di acidi o basi deboli parzial mente dissociati in grado di accettare ioni idrossido L acidit totale la somma
46. filtrazione viene eseguita al riempimento del vial per l autocampionatore utilizzato sulla linea cromatografica Per l analisi dei metalli pesanti il campione viene filtrato sul campo con filtri di policarbonato da 0 4 um utilizzando recipienti ed apparati di filtrazione lavati in acido nitrico al 2 Henriksen amp Balmer 1977 Giunto in laboratorio il campione viene subito fissato con acido nitrico al 2 al fine di evitare la precipitazione o l ad sorbimento dei metalli da parte delle pareti del contenitore l analisi in spettrofoto metria di assorbimento atomico viene eseguita una o due volte all anno sui campioni fissati e conservati in cella frigorifera per un periodo da sei ad otto mesi Metodologie analitiche e controlli di qualit 29 Diversamente avviene per i campioni di pioggia sui quali solo le analisi di pH e conducibilit vengono eseguite sul campione tal quale mentre le rimanenti analisi si eseguono sul campione filtrato su filtri in nitrato di cellulosa da 0 45 um per le de posizioni atmosferiche indispensabile che la filtrazione sia eseguita al pi presto al fine di minimizzare i tempi di contatto tra la pioggia ed il materiale particellato pulviscolo atmosferico pollini ecc che causa il rilascio di alcuni dei composti inorganici analizzati con possibile neutralizzazione dell acidit Il dettaglio delle procedure seguite riportato in Mosello et al 1990b In alcuni casi sporadici stato necessario fissare
47. in fiamma a circa 1200 1500 C rispetto alla cromatografia ionica che lavora in condizioni analitiche pi delicate Questi problemi devono essere affrontati con un accurato esame delle reazioni chimiche e delle condizioni di reazione delle due metodologie per assicurarsi che non vi siano delle differenze sistematiche da attendersi a priori A questo esame deve comunque seguire la parte sperimentale di controllo Le variazioni intervenute nelle metodiche chimiche usate nel laboratorio del C N R Istituto Italiano di Idrobiologia sono elencate nel capitolo 2 Di seguito viene riportato un esempio di elaborazione dei dati chimici relativi ai controlli fatti su cal cio magnesio sodio e potassio nitrati e silicati in occasione del passaggio dalle vecchie metodologie di analisi assorbimento atomico e metodi spettrofotometrici alle attuali cromatografia ionica FIA Prima della sostituzione della vecchia meto dica con la nuova si verificata la confrontabilit dei dati con una serie di analisi eseguite con i due metodi su tutto il campo di concentrazioni normalmente esami nato Questo comporta che per un periodo di alcuni mesi fino ad un anno i campioni venivano analizzati con le due metodiche I risultati sono sintetizzati in tabella 4 2 122 Metodologie analitiche e controlli di qualit dove vengono riportati anche i valori delle differenze fra i risultati ottenuti per cia scun campione Tab 4 2 Dati statistici relativi al conf
48. introdotti nei cicli di analisi La stabilit delle concentrazioni viene ve rificata nelle prime due settimane d uso I campioni cos preparati sono utilizzabili per alcuni mesi comunque indispensabile manipolare con molta attenzione questi campioni e prelevare dal recipiente con la massima attenzione al fine di evitare in quinamenti che possono causare variazioni nella concentrazione l uso di questo campione va interrotto quando il volume si ridotto ad un terzo del volume iniziale Dall analisi dei risultati analitici ottenuti si possono realizzare due elaborazioni grafiche diverse per ciascuna carta di controllo questi grafici sono finalizzati a veri ficare la deviazione standard sulle repliche giornaliere rispetto a quella attesa per il metodo Fig 4 3 e la ripetibilit delle misure nel tempo rispetto alla concentra zione della carta di controllo Fig 4 4 40 35 30 oe 25 CL massimo accettato ix 20 WL massimo consigliato Date Errore medio del metodo 10 m DSS sulle repliche a mn mn FY WH vr O LL o e fo SS 2 S SS Sa Oa n ao pot n n n a 0 x A O O A OO DW N Fr ON AN TF A NA n Fig 4 3 Esempio di carta di controllo sulle repliche relativa all analisi dell ammonio L analisi giornaliera della carta di controllo su misure duplicate 2 volte per mette di eseguire una prima elaborazione finalizzata a verificare il buon andamento delle repliche questa elaborazione si
49. l analisi dell azoto totale in FIA Come per tutte le altre analisi FIA oltre al circuito idraulico specifico per la va riabile analizzata viene utilizzata una seconda pompa peristaltica per l aspirazione del campione e per il lavaggio con acqua ultrapura del puntale dell autocampiona tore i tubi utilizzati sono i seguenti aspirazione campione Bianco Bianco flusso 2 0 ml min lavaggio autocampionatore Rosso Rosso 7 2 8 ml min Procedimento FIA Le seguenti note sono indicative delle principali condizioni operative dato che in questa trattazione si presuppone che l utilizzatore conosca gi approfonditamente Metodologie analitiche e controlli di qualit 81 questo tipo di sistema analitico Per ulteriori informazioni vedere quindi gli specifici manuali tecnici ed il manuale del software Super Flow II della Tecator Note operative all accensione dello strumento verificare con la seguente proce dura il valore di assorbanza del carrier dopo l aggiunta dei reattivi valore di bianco Per far questo sostituire i reattivi con acqua ultrapura la stessa utilizzata per il carrier far girare le pompe e dopo stabilizzazione 5 minuti azzerare il ri velatore Dopo questo azzeramento collegare i reattivi alle pompe peristaltiche atti varle e dopo stabilizzazione 5 minuti verificare che il rivelatore spettrofotometrico non dia valori di assorbanza troppo elevati rispetto al precedente azzeramento maggiori di 0 020 A indicativi d
50. ml di KIO3 0 01 N 0 5 ml di soluzione alcalina di io duro sodio azide e si acidifica con 1 ml di acido cloridrico al 37 Si titola con sodio tiosolfato 0 01 N il volume teorico necessario di 10 ml e si calcola la concentrazione reale dalla formula Conc reale sodio tiosolfato N ae BUENA x 0 01 N ml sodio tiosolfato 0 01 N erogati Acido cloridrico 37 per analisi Indicatore tiodene complesso amido urea Prolabo Rhone Poulenc una punta di spatola 0 5 0 8g in circa 25 ml di acqua deionizzata Apparecchiatura Per il campionamento sono necessarie bottiglie da 150 ml con tappo in vetro smerigliato tagliato a becco di flauto tale forma facilita il riempimento totale ed evita il permanere di bolle d aria quando si chiudono le bottiglie per l aggiunta dei reattivi utilizzare delle pipette automatiche a volume fisso di 1000 ul evitando di fare entrare bolle d aria con i reattivi In laboratorio per la titolazione utilizzare una pipetta a svuotamento da 50 ml e titolare con buretta automatica di tipo digitale in grado di misurare aggiunte di 0 01 ml di titolante Procedimento Campionamento prelevare il campione evitandone l ossigenazione prestando attenzione a non fare gorgogliare aria nella bottiglia e riempirla senza lasciare bolle d aria all interno Fissare immediatamente l ossigeno aggiungendo 1 0 ml del reagente I cloruro di manganese II e 1 0 ml del reagente II ioduro sodio azide immergendo i puntali
51. nelle metodologie di analisi Questi vanno in contro ad un evoluzione nel tempo in relazione sia ai progressi strumentali che al l individuazione di nuove tecniche analitiche quali ad esempio la spettrofotometria di assorbimento atomico la cromatografia ionica e l elettroforesi capillare Le nuove metodiche spesso abbassano il limite di quantificazione della variabile in esame possono inoltre eliminare o nel caso peggiore introdurre errori sistematici infine diversi possono essere i volumi di campione necessari per l analisi variando cos il numero di eventi che si possono considerare Quest ultimo aspetto di particolare 4 G A Tartari amp R Mosello importanza nel caso delle deposizioni atmosferiche dove gli eventi con minore vo lume presentano spesso caratteristiche chimiche estreme Pertanto il confronto delle metodologie analitiche costituisce una parte indispensabile dell analisi del trend di dati chimici rilevati in diversi periodi di tempo Alla luce di queste considerazioni e dell importanza che gli studi sulla evolu zione a lungo termine hanno assunto fra le attivit dell Istituto Italiano di Idrobiolo gia questo lavoro si propone tre obiettivi e descrivere e documentare le metodologie analitiche utilizzate presso il laborato rio di idrochimica dell Istituto Italiano di Idrobiologia dalla sua fondazione 1938 ad oggi verificando la confrontabilit dei risultati ottenuti e descrivere le metodologie analitiche att
52. prima dell uso in lettura si esegue con morbida carta assorbente e senza eccessivi sfregamenti evitando assolutamente di lasciare im pronte digitali sulle parti ottiche Per la conservazione tra una lettura e l altra si con siglia l immersione in acqua deionizzata Altre attenzioni durante l uso delle celle per spettrofotomeria riguardano l utilizzo di soluzioni fredde che possono provocare condensa sulle superfici ottiche la formazione di bollicine sulle pareti interne della cella che possono alterare la misura e l inserimento delle celle nello spettrofotome tro che deve avvenire sempre nella stessa posizione e con lo stesso orientamento Prima di passare alle modalit di azzeramento chiariamo il concetto di bianco esso generalmente costituito da un volume di acqua ultrapura uguale al volume prelevato da ogni campione per l analisi il bianco segue tutta la procedura prevista dal metodo analitico pretrattamento aggiunta di reattivi attese per la formazione del colorante ecc Assumendo che l analita non sia presente nell acqua ultrapura ne deriva che il valore di assorbanza del bianco rappresenta la somma di tutti i pos sibili inquinamenti avvenuti durante la manipolazione e dell eventuale inquinamento dei prodotti chimici costituenti i reattivi Il valore del bianco deve quindi essere sot tratto dal valore in assorbanza di ogni campione in quanto non fa parte del cam pione Normalmente per ogni serie di campioni analizzata vengono dete
53. qui descritte il LOD non stato determinato mentre il LOQ si pu quantificare a circa 0 02 mg I per sodio potassio magnesio ed azoto ammoniacale e a circa 0 05 mg I per il calcio Con loop di iniezione da 250 ul e fondoscala di 3 uS o 1 uS si possono determi nare concentrazioni fino a 0 01 mg I Strumentazione utilizzata Sistema cromatografico Dionex composto da pompa isocratica rivelatore con duttometrico vano cromatografico porta colonne ed autocampionatore Thermo Se paration Products Interfaccia per la gestione dei moduli cromatografici Dionex Advanced Compu ter Interface collegato a personal computer IBM compatibile con software Dionex AI 450 in ambiente Microsoft Windows Per ulteriori dettagli riguardanti installazione manutenzione ed eliminazione di inconvenienti consultare i manuali dei singoli componenti strumentali ed i manuali di uso e manutenzione delle colonne di separazione e soppressione Dionex Colonne ed eluenti Colonne per separazione isocratica Dionex CG12 e CS12 o CG12 A e CS12 A Soppressione dell eluente di tipo elettrochimico a micromembrana Dionex CSRS utilizzato in autorigenerazione continua Eluente soluzione concentrata contenente 96 1 g di acido metansolfonico Aldrich al 99 per analisi in 500 ml di acqua deionizzata ultrapura filtrata su 0 22 um questa soluzione si conserva per diverse setti mane Eluente 20 mM acido metansolfonico preparato per diluizione di 50 ml di soluzione concentrata
54. secolo scorso Decet amp Mosello 1994 ricerche sistematiche sulla chimica delle deposizioni atmo sferiche iniziarono in Svezia nel 1948 estendendosi al resto della Scandinavia nel 1952 54 e ad altri Paesi europei negli anni successivi Le prime indagini erano svolte in campo agrochimico prevalentemente indirizzate a quantificare il flusso di nutrienti dall atmosfera al suolo Contemporaneamente avevano inizio studi sulla circolazione globale degli ioni in atmosfera in particolare cloruri e composti del l azoto considerandone le diverse fonti i meccanismi di trasporto e di deposizione Eriksson 1952a 1952b 1959 1960 Negli anni sessanta si prese coscienza della problematica dell acidificazione delle acque e dei suoli e i rilevamenti furono conse guentemente indirizzati allo studio degli ioni principali e del pH Oden 1976 Cow ling 1982 Venne organizzata una rete a livello europeo originariamente denomi nata European Air Chemistry Network EACN che fu successivamente denominata EMEP Cooperative programme for monitoring and evaluation of the long range trasmission of air pollutants in Europe Come parte di questa attivit furono ese guiti rilievi in nove stazioni italiane dal 1957 al 1960 nell ambito degli studi pro mossi dall Anno Geofisico Internazionale Bossolasco amp Cicconi 1961 Picotti 1963 Riehm et al 1965 Metodologie analitiche e controlli di qualit 3 Numerosi altri studi sono stati eseguiti in Italia con
55. superficiali La taratura si esegue all inizio di ogni settimana con tamponi commerciali gi pronti per l uso lo strumento deve essere precedentemente acceso per almeno 30 minuti e pu essere utilizzato per le misure sui campioni solo dopo 30 minuti dal termine della calibrazione in questi intervalli di tempo gli elettrodi restano immersi nella soluzione di conservazione cloruro di potassio 0 1 M a pH 4 Le misure vengono eseguite senza agitazione In tutte le fasi della taratura o della misura in cui gli elettrodi non sono immersi nelle soluzioni tampone o nei campioni lo strumento deve essere nella posizione HOLD con led giallo acceso Per la calibrazione procedere come segue controllare che lo strumento sia impostato sulla lettura pH impostare la temperatura del tampone corrispondente alla temperatura am biente con la manopola TEMP C lavare accuratamente gli elettrodi con acqua deionizzata avvinare una volta gli elettrodi con il tampone a pH maggiore e successivamente immergerli in un altra aliquota di tampone per circa 3 cm ed attendere almeno 3 minuti impostare con la manopola ISO pH il valore di pH del tampone in misura agendo sulla manopola BUFFER correggere il valore di pH visualizzato sul di splay fino a leggere il valore di pH del tampone alla temperatura di misura vedi Metodologie analitiche e controlli di qualit 33 tabella correzione per la temperatura sull etichetta della bottiglia lasciare
56. un incremento negli anni sessanta e settanta in relazione all aumento dell interesse per i problemi di acidifica zione per una rassegna vedi Tartari amp Mosello 1984 Tartari 1987 Mosello et al 1993b Tuttavia le diverse metodologie di campionamento ed analisi rendevano scarsamente confrontabili i risultati impedendo cos di ottenere un quadro nazionale della chimica delle deposizioni atmosferiche ed informazioni sull evoluzione a lungo termine L Istituto Italiano di Idrobiologia ha sviluppato a partire dal 1975 un settore di ri cerca sull acidificazione inizialmente finalizzato allo studio degli effetti delle preci pitazioni sui laghi Mergozzo e Maggiore Tartari 1980 Mosello amp Tartari 1982 accanto a numerosi altri temi per una rassegna vedi Mosello et al 1988 1992a i dati raccolti hanno permesso in anni successivi di valutare l evoluzione della chi mica delle deposizioni Mosello et al 1985 1988 1989c 1993b Della Lucia et al 1996 Inoltre a partire dal 1980 vengono raccolti sistematicamente dati chimici su alcuni laghi alpini d alta quota con l obiettivo di valutare le variazioni in relazione ai fenomeni di acidificazione Tali indagini dapprima limitate al settore alpino occi dentale si sono successivamente estese all intero arco alpino con collaborazioni in ternazionali nell ambito di ricerche patrocinate dalla Comunit Europea Mosello amp Wathne 1995 La risonanza di questi studi anche in campo inter
57. vetro e di riferimento per la misura di pH ed il sensore di temperatura supporto per elettrodi SAM90 con agitatore meccanico personal com puter collegato alla buretta tramite la porta seriale COMI Programma per la determinazione dell alcalinit totale e dell acidit forte deno minato wAlk scritto in linguaggio Microsoft Visual Basic per l ambiente Microsoft Windows Descrizione del programma wAlk Il programma wAlk permette la gestione completa del processo di titolazione con la buretta Radiometer ABU 91 esso composto da un modulo per la sessione di ti tolazione e da alcuni moduli di utilit per le operazioni accessorie e dalla documen tazione I diversi moduli sono richiamabili separatamente da men ma la tipica se quenza operativa quella riportata nella figura 3 6 Calibrazione elettrodi Lavaggio buretta Sessione di titolazione Metodo a due punti finali Metodo di Gran D Aggiunte costanti gt Archiviazione e stampa Fig 3 6 Diagramma dei vari moduli richiamabili dal programma wAlk La calibrazione degli elettrodi permette di leggere due soluzioni tampone e di aggiornare ed archiviare i coefficienti della retta di taratura ad ogni sessione di tito lazioni la calibrazione viene richiamata avvisando l operatore della data dell ultima taratura e imponendo una nuova calibrazione nel caso sia trascorsa pi di una setti mana dall ultima calibrazione L operazione di lavaggi
58. 0 150 5 00 0 171 2 1 a pH4 5 4 2 0 525 0 3 0 746 1 2 1 894 1 6 2 750 0 6 Nitrati AM mg NI 2 cm 0 050 2 000 0 030 0 090 0 200 3 2 0 984 1 2 1 464 0 9 lcm 1 00 5 00 0 90 2 84 2 4 3 01 2 0 Nitrati IC mg NI 50 ul 0 100 5 00 0 02 0 20 3 2 0 48 2 8 0 93 2 0 3 76 1 4 Nitriti AM ugNI 4cm 1 100 1 3 Ammonio AM ug NI 4cm 5 200 5 20 46 8 2 177 2 1 lcm 100 1500 100 320 3 4 475 2 0 940 24 1055 1 5 Ammonio FIA mg N I 1cm 100 ul 0 10 2 00 0 05 0 10 0 350 4 9 1 00 4 00 1 00 Ammonio IC mg N r 100 ul 0 05 3 0 0 02 0 19 3 1 0 36 3 8 0 51 3 1 0 93 2 2 Fosforo reattivo pg PI 10 cm 4 30 3 7 5 38 AM 12 8 3 20 7 8 30 3 9 4cm 8 400 5 10 8 12 4 37 4 9 165 0 8 236 1 0 355 1 1 Fosforo totale ug PI 10cm 4 60 4 9 7 17 5 AM 15 9 5 22 6 5 40 4 0 continua G A Tartari amp R Mosello Tab 4 1 continuazione Variabile Cuvetta cm ed unit di misura e o loop ul Ripetibilit 115 Range di misura LOD LOQ Concentrazione CV Fosforo totale AM Azoto totale AM Azoto totale FIA Silicati AM Silicati FIA Cloruri IC Solfati IC Sodio IC Potassio IC Magnesio IC Calcio IC ug PI 10cm 4cm mg NI 2cm lcm mgNI 1cm 100ul mg Sil 2cm 0 5 cm mg Sil lcm 200 pl mg I 50 ul mg I 50 ul mg I 100 ul mg I 100 ul mg I 100 ul mg 100 ul 4 60 8 400 0 30 2 00 0 40 6 00 0 40 4 00 1 00 10 00 0 05 1 00 0 60 5 00
59. 0 500 ul 500 0 20 1000 ul 500 0 50 2500 ul 500 1 00 5000 ul 500 1 60 8 ml 500 2 00 10 ml 500 3 00 15 ml 500 4 00 20 ml 500 5 00 25 ml 500 6 00 30 ml 500 8 00 40 ml 500 Riferimenti bibliografici Tecator FIAstar Application Short Note ASTN 5 1984 Determination of silica by flow injec tion analysis Thomsen J K Johnson amp R Petty 1983 Determination of reactive silicate in seawater by flow injection analysis Anal Chem 55 2378 2382 3 8 ANALISI INCROMATOGRAFIA IONICA Nell ultimo decennio la cromatografia ionica IC diventata una delle tecniche analitiche pi frequentemente utilizzate nella determinazione di anioni CT SO e NO e cationi Ca Mg Na K ed NH anche a bassi livelli di concentra zione Nel laboratorio dell Istituto Italiano di Idrobiologia questa tecnica analitica stata introdotta nel 1984 per la determinazione degli anioni e nel 1990 per la deter minazione dei cationi Attualmente si determinano otto variabili chimiche in IC ri spetto alle 12 14 determinazioni eseguite con altre metodiche potenziometriche spettrofotometriche in assorbimento molecolare e atomico ed in flusso continuo L analisi in cromatografia ionica con soppressione chimica della conducibilit dell eluente una determinazione cromatografica liquida ad alte prestazioni HPLC che utilizza una fase mobile eluente alcalino o acido in grado di scambiare anioni o Metodologie analitiche e controlli di qualit 87 cat
60. 100ml 100ml 100ml 100m 100ml 100m 100ml M 500 pl 500pul 1000u1 3000 ul 5000 ul 10m 20m 30m 50m N 50ul SOul 100u1 200u1 400u1 500ul 1000u1 150011 1500 ul Questi standard le cui concentrazioni sono riassunte in tabella 3 36 sono utilizzabili per una settimana e si conservano a temperatura ambiente in recipienti da 100 ml in policarbonato con tappo a vite e bocca larga di facile accesso alla siringa per il prelevamento ogni recipiente ed ogni siringa verranno utilizzati sempre e solo per quello standard Metodologie analitiche e controlli di qualit 101 Tab 3 36 Concentrazioni in mg I delle soluzioni standard multielemento per le calibrazioni dei cationi in cromatografia ionica Variabile St 0 St 1 St 2 St 3 St 4 St 5 St 6 St 7 St 8 Na 0 025 0 05 0 10 0 30 0 50 1 00 2 00 3 00 5 00 N NH 0 05 0 10 0 20 0 40 0 80 1 00 2 00 3 00 3 00 K 0 025 0 05 0 10 0 30 0 50 1 00 2 00 3 00 5 00 Mg 0 025 0 05 0 10 0 30 0 50 1 00 2 00 3 00 5 00 Ca 0 125 0 25 0 50 1 50 2 50 5 00 10 00 15 00 25 00 Analisi Le seguenti note analitiche sono indicative e relative alla strumentazione prece dentemente citata che si presuppone approfonditamente conosciuta dall utilizzatore per ulteriori informazioni tecniche vedere quindi gli specifici manuali relativi alle colonne ed alla strumentazione Dionex e Thermo Separation Products Prima di iniziare un ciclo analitico colonne di separazione e soppressore vanno equilibrati con il flusso degli eluent
61. 13 0 3 1984 96 3 4 5 Cromatografia ionica con 0 02 1 03 0 03 3 0 6 7 soppressione chimica Dionex 4 66 0 08 1 7 9 99 0 06 0 6 24 8 0 3 1 2 31 9 0 3 1 4 1 Vollenweider 1962 2 LR S A 1976 3 A S T M 1984 4 A P H A 1985 5 Weiss 1986 6 Mosello et al 1989d 7 Tartari et al 1995 Nel 1977 stata messa a punto la determinazione turbidimetrica secondo la me todologia proposta da IRSA 1976 Questa presentava il vantaggio di essere appli cabile ad un numero molto pi elevato di campioni con una buona precisione per concentrazioni superiori ai 10 mg SO I I risultati erano meno soddisfacenti sulle acque meteoriche e sui laghi alpini a causa delle basse concentrazioni L introdu zione della cromatografia ionica 1984 ha risolto anche questi problemi abbas sando il limite di quantificazione e migliorando la ripetibilit delle misure l evolu zione delle condizioni analitiche utilizzate in cromatografia ionica riportata in ta bella 2 13 mentre alcuni valori di ripetibilit a diverse concentrazioni sono pre sentate in tabella 2 10 2 2 6 NITRATI La determinazione dei nitrati cos come quella dei sali di ammonio ha ricevuto grande attenzione sin dai primi anni di attivit dell Istituto a causa degli studi ese guiti sul Lago d Orta Le metodologie utilizzate sono riportate in tabella 2 11 La confrontabilit dei dati ottenuti con le prime metodiche utilizzate difficile da va lutare se non confrontan
62. 1980 2 Mosello et al 1986 3 A P H A 1960 4 Bonacina 1970 5 Perkin Elmer 1971 6 Mosello 1973 7 Perkin Elmer 1976 8 Baudo et al 1979b 9 A P H A 1955 10 Vollenweider 1963 11 A P H A 1971 26 G A Tartari amp R Mosello Tab 2 25 b Metodologie utilizzate per la determinazione dei metalli pesanti ug I Elemento e Bibliografia Metodo L 0 Q Media D S C V Bibliografia periodo di metodo riferimento utilizzo Nichel 1984 96 1 Assorbimento atomico in 2 20 2 0 10 2 fornetto di grafite Piombo 1977 78 7 Assorbimento atomico in 0 1 9 8 0 63 6 5 8 fornetto di grafite 50 8 0 97 1 9 Rame 1960 73 9 Colorimetrico 10 10 10 dietilcarbammato 1973 77 5 Assorbimento atomico in 100 6 fiamma aria acetilene 1977 83 7 Assorbimento atomico in 0 1 4 7 0 7 14 4 8 fornetto di grafite 20 3 0 4 2 4 1984 96 1 Assorbimento atomico in 1 37 0 0 7 1 9 2 fornetto di grafite Zinco 1973 74 5 Assorbimento atomico in 20 6 fiamma aria acetilene 1984 96 1 Assorbimento atomico in 2 60 0 2 0 3 3 2 fornetto di grafite 1 Perkin Elmer 1980 2 Mosello et al 1986 3 A P H A 1960 4 Bonacina 1970 5 Perkin Elmer 1971 6 Mosello 1973 7 Perkin Elmer 1976 8 Baudo et al 1979b 9 A P H A 1955 10 Vollenweider 1963 11 A P H A 1971 3 METODICHE ATTUALMENTE IN USO Negli ultimi dieci anni nel laboratorio di idrochimica dell Istituto Italiano d
63. 1992 Standard Methods for the examination of water and wastewater Am Publ Healt Ass Washington Perkin Elmer 1980 Analytical Methods for furnace atomic absorption spectrophotometry Norwalk Connecticut USA Perkin Elmer 1982 Analytical methods for atomic absorption spectroscopy supplement to 1976 edition Norwalk Connecticut U S A 4 CONTROLLI DI QUALIT Nell ultimo decennio aumentata l attenzione per tutte le procedure atte a mi gliorare e quantificare il livello qualitativo delle analisi chimiche nel campo dei controlli di produzione farmaceutica ed alimentare ed in campo ambientale Limi tando il discorso a questo ultimo settore di nostra competenza sono stati numerosi i fattori che hanno determinato l accresciuto interesse Lo sviluppo di una strumenta zione sempre pi sofisticata che permette di ottenere una elevata quantit di dati necessariamente ha posto l accento sulla qualit degli stessi Inoltre reti di monito raggio a livello nazionale o internazionale che coinvolgono pi laboratori pongono il problema della confrontabilit dei risultati Infine il controllo ambientale in ot temperanza a leggi sia nazionali che dell Unione Europea rende indispensabile il raggiungimento di standard qualitativi comuni tra i laboratori coinvolti ovvio che l aspetto analitico costituisce solo una fase del processo di misura Le procedure di campionamento incidono generalmente in maniera sensibile sulla significat
64. 2 22 Metodologie utilizzate per la determinazione del fosforo reattivo ug P T Periodo di Bibliografia Metodo L 0 Q Media D S C V Bibliografia utilizzo metodo riferimento 1960 67 1 2 Colorimetria al molibdato 3 riducente cloruro stannoso 1967 73 4 Colorimetria al molibdato 5 riducente cloruro stannoso 1973 82 6 Colorimetria al molibdato 5 14 1 7 12 3 7 riducente acido L ascorbico 23 1 7 7 4 32 1 7 5 3 41 2 4 5 9 73 2 1 2 9 123 2 4 1 9 41 2 1 5 0 8 120 1 8 1 5 290 26 0 9 1982 96 9 Colorimetria al molibdato 8 8 0 9 11 3 10 riducente acido L ascorbico 37 1 8 4 9 cuvetta passo ottico 4 cm 355 3 8 1 1 10 12 21 17 5 32 2 1 6 6 94 1 8 1 9 165 1 3 0 8 236 24 1 0 cuvetta passo ottico 10 cm 7 12 1 0 8 3 20 1 5 7 8 30 1 2 3 9 1 Proctor amp Hood 1954 2 A P H A 1955 3 Vollenweider 1963 4 A P H A 1960 5 Bonomi amp Gerletti 1967 6 Strickland amp Parson 1968 7 Mosello 1973 8 De Giuli 1979 9 Valderrama 1977 10 Vaccarone 1983 Metodologie analitiche e controlli di qualit 23 2 2 13 FOSFORO TOTALE La determinazione di questa variabile iniziata nel 1973 Tab 2 23 la prima metodologia prevedeva l idrolisi in ambiente acido per acido solforico in presenza di persolfato di potassio Menzel amp Corwin 1965 Golterman 1969 e successiva de terminazione come fosforo reattivo con il metodo al molibdato previa neutralizza zione con sodio idrossido tale neu
65. 4 3 98 5 00 DS 0 1 0 004 0 001 0 13 0 02 0 03 0 10 0 08 C V Bibliografia riferimento 2 14 2 5 2 0 2 6 12 6 7 2 9 2 5 1 5 1 A P H A 1955 2 Vollenweider 1963 3 Slavin 1969 4 Perkin Elmer 1971 5 Baudo et al 1979b 6 Weiss 1986 7 Tartari et al 1995 Tab 2 17 Metodologie utilizzate per la determinazione del potassio mg 1 Periodo di Bibliografia Metodo utilizzo metodo 1960 73 1 Spettrofotometria in emissione 1973 90 3 4 Spettrofotometria in 0 08 assorbimento atomico 1990 96 6 Cromatografia ionica con 0 01 soppressione chimica Dionex L 0 Q Media 0 50 1 01 0 12 0 28 1 68 2 95 DS 0 1 0 03 0 03 0 014 0 012 0 03 0 06 C V Bibliografia riferimento 2 6 7 5 373 11 7 7 4 2 2 0 2 0 1 A P H A 1955 2 Vollenweider 1963 3 Slavin 1969 4 Perkin Elmer 1971 5 Baudo et al 1979b 6 Weiss 1986 7 Tartari et al 1995 Metodologie analitiche e controlli di qualit 19 Il numero e la qualit delle misure migliora sostanzialmente dal 1973 con l uti lizzo della spettrofotometria in assorbimento atomico che resta l unica tecnica utiliz zata sino al 1990 La successione degli strumenti usati riportata in tabella 2 2 A partire dal 1989 90 tutte le determinazioni sono state eseguite per cromatogra fia ionica dopo aver effettuato un accurato esame della confrontabilit con i risultati ottenuti con il metodo in
66. 661 90661 Te 19 OMPSON 2O FON YOS TO Me puos Hd 9 9P SUOIZROTFIPIOV S OL 0S HAND ON I4 T6 6861 1661 P Ja siapultoy S 9661 ET661 1P 12 Jo paneAon d EN UW FIN Y OH TO ED TV anboe suore VI wd 06 6861 DEIS dL da THN MU EN VSUI 96861 L861 70 12 OTTOSONN SW VO FON OS 1D puoo Hd QUOIZEZZIJOMNH 9 07 ANO TINO OANIA L8 5861 Iperorjiodns anboe 0661 PUIAOH guuneoe Hd IT9P QUOIZEIIIPIOV I I VAIN 0661 9661 S661 7661 IV 810 9 YHN A EN Iperorziodns anbor 661 TOI 1661 6861 8861 PUTAOH SW ED FON YOS 1D Puo Hd 9IIAp SUOIZENJIPIOW 8 ST 0I VAIN 96 8861 puod dL du NL ON HN QUOIZEZZIJONNH I 07 Vddn 98 S861 THN SM EN tuoIzisodap L861 OAON SW VO ON OS TO puoo Hd apep auolzeoriploy TI 07 eA P8 C861 T861 CIAO 0861 PINA dL du PIPS N ON HN QUOIZEZZIJONNH T 6 CIAO DV MVA SL YL6I Iz1o1aso nuedrooed 110 ezZzIueSIO TOLJRISOI GIg UIUIA QJEZZIEUE IMQL A O9IFINUAIOS 0 S9 U0D oN oN nug oponod RIBO OIGOIP IP OUEI EI OININS 9P BOILUTYOOIPI IP OLIOREIOGEI I QLdroAIed Ly INd FUOIZEIQI EIIQUI IP BHAMY Lp QUI G A Tartari amp R Mosello 143 Un ulteriore impegno nel campo del controllo di qualit analitico derivato dal coordinamento della rete italiana per lo studio della chimica delle deposizioni atmo sferiche RIDEP svolto fra il 1988 ed il 1992 dall Istituto per incarico del
67. 7 luglio 1967 23 105 Bonomi G amp M Gerletti 1967 Il Lago d Iseo primo quadro limnologico generale termica chimica plancton e benton profondo Mem Ist ital Idrobiol 22 149 145 Bonomi G A Calderoni amp R Mosello 1977 Some remarks on the recent evolution of the deep Italian subalpine lakes Symp Biol Hung 19 87 111 Bonomi G M Gerletti E Indri amp L Tonolli 1970 Report on Lake Maggiore In Large Lakes and Impoundments O C S E Symposium Uppsala 13 16 May 1968 299 341 Bossolasco M amp G Cicconi 1961 Vergleichende untersuchungen ber die chemische zu sammensetzung der luft und der niederschlages Zeit Geofisica Pura e Applicata Proc Forth Int Symp on Condensation Nuclei Frankfurt M Heidelberg May 1961 50 3 15 Britton H T S 1934 Conductometric analysis Chapman amp Hall London Calaresu G 1994 Buone pratiche di laboratorio nei laboratori di analisi Societ Editoriale Farmaceutica Milano 189 pp Calderoni A amp R Mosello 1976 Apporti chimici al Lago Maggiore attraverso il Fiume Toce Mem Ist ital Idrobiol 33 125 159 Metodoligie analitiche e controlli di qualit 153 Calderoni A R Mosello amp R de Bernardi 1994 Recovery of Lago d Orta by liming Verh int Ver Limnol 25 2016 2020 Calderoni A R Mosello amp A Quirci 1991 Chemical response of Lake Orta Northern Italy to liming 1991 Arch Hydrobiol 4 421 439 Caroli S 1993 Ce
68. 980 OECD eutrophication programme Regional project Alpine lakes Swiss Federal Board for Environmental Protection Bern 234 pp Fritz S D T Gjerde amp C Pohlandt 1982 Ion chromatography H thig Heidelberg Ger many 203 pp Gallorini M amp H Muntau 1995 Materiali di riferimento e analisi di elementi in traccia Ann Ist Super Sanit 31 2 255 259 Galloway J N B J Cosby amp G E Likens 1979 Acid precipitation measurement of pH and acidity Limnol Oceanogr 24 6 1161 1165 Garfield F M 1991 Quality assurance principles for analytical laboratories Association of Official Analytical Chemists Arlington USA 196 pp Garibaldi L C Brizzio V Mezzanotte A Varallo amp R Mosello 1995 The continuing evolution of Lake Iseo N Italy the appearance of anoxia Mem Ist ital Idrobiol 53 191 212 Gerletti M 1974 Indagini sul Lago di Garda Quaderni I R S A 18 540 pp Golterman H L Ed 1969 Methods for chemical analysis of water I B P Handbook 8 Blakwell Sci Publ Oxford 172 pp Golterman H L R S Clymo amp M A M Ohnstand 1978 Methods for physical and chemical analysis of fresh waters I B P Handbook No 8 Blackwell Oxford 213 pp Gran G 1952 Determination of the equivalence point in potentiometric titration II Analyst 77 661 671 Grant T W 1985 Use of statistics to develop and evaluate analytical methods Association of Official Analytical Chemists Arli
69. 986 373 384 Mosello R M Bianchi H Geiss A Marchetto H Muntau amp G Serrini 1990c Intercali brazione RIDEP 1 89 RIDEP n 2 Documenta Ist ital Idrobiol 24 43 pp Mosello R A Barbieri P Mandrioli G Righetti C Sabbioni G Tartari amp G A Tartari 1984 Relazioni fra alcune variabili chimiche nelle acque di pioggia e loro uso nella veri fica dei risultati analitici Atti delle Giornate di Studio SEP Pollution 1984 115 123 Mosello R R Baudo G Tartari G Serrini H Muntau A Novo amp M Maspero 1990b Metodologie e controlli di qualit per lo studio della chimica delle deposizioni atmosferi che in Italia RIDEP n 1 Documenta Ist ital Idrobiol 23 56 pp Mosello R M Bianchi H Geiss A Marchetto G A Tartari G Serrini G Serrini Lanza amp H Muntau 1993a AQUACON MedBas Subproject 6 Acid rain analysis Results of the second interlaboratory exercise Environment Institute JRC Report Commission of the European Communities Ispra 50 pp Mosello R A Barbieri G Bendetta A Boggero A Marchetto R Psenner D Tait amp G A Tartari 1993d Quantification of the susceptibility of alpine lakes to acidification Mem Ist Ital Idrobiol 52 355 386 Mosello R R Baudo G Tartari M Camusso G Marengo H Muntau A Barbieri amp G Righetti 1989b Potenzialita e limiti delle intercalibrazioni chimiche in campo limnolo gico Documenta Ist ital Idrobiol 18 95pp Mos
70. A Tartari amp R Mosello 133 1000 4 900 4 Acque di superficie j 800 4 F E 700 4 8 600 4 o Usi 500 4 8 a Con correzione per la forza 3 400 4 ionica APHA 1992 s 300 4 a Senza correzione 200 4 in Retta 1 1 0 4 r T T r T r r T T 1 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Conducibilit misurata Fig 4 13 Confronto su campioni di acque di superficie fra conducibilit misurata e conducibilit calcolata dalla somma ioni senza correzione per la forza ionica del campione e con correzione secondo APHA 1992 120 4 100 4 Acque di pioggia sg Gi E 80 E S 5 60 5 a Con correzione per la forza 3 ionica APHA 1992 E 40 4 Q a Senza correzione 20 Rettal 1 0 T T T i T 1 0 20 40 60 80 100 120 Conducibilit misurata Fig 4 14 Confronto su campioni di acque di pioggia fra conducibilit misurata e conducibilit calcolata dalla somma ioni senza correzione per la forza ionica del campione e con correzione secondo APHA 1992 La figura 4 15 riporta gli scarti percentuali sulle conducibilit di acque superfi ciali fiumi tributari del Lago Maggiore e del Lago d Orta e di acque meteoriche raccolte a Pallanza nel periodo 1989 92 La prevalenza sistematica di differenze 134 Metodologie analitiche e controlli di qualit percentuali positive o negative pu indicare la presenza di errori sistematici o l aver trascurato qualche ione importante come nel ca
71. ESENTAZIONE In pi di cinquanta anni di attivit l Istituto Italiano di Idrobiologia ha visto radi cali mutamenti nel modo di concepire gli studi ambientali ed un notevole sviluppo nelle tecnologie di misura Lo studio dei laghi al pari di quello di altri ambienti naturali agli inizi del se colo era prevalentemente indirizzato alla scoperta e alla quantificazione dei com plessi equilibri fisici chimici e biologici che regolano l ecologia delle acque Con sempre maggiore intensit a partire dal dopoguerra si imposto l aspetto dell am biente come risorsa Le acque di laghi e fiumi pur restando degli ecosistemi interes santi per gli studiosi sono diventate risorse di acqua potabile irrigua ed industriale sono inoltre aumentati gli usi di questi ambienti per la pesca professionale e sportiva e come fonte di attivit turistica Contemporaneamente come risultato di un au mentato ma non equilibrato sviluppo economico gli scarichi cloacali industriali o l immissione di inquinanti anche attraverso le deposizioni atmosferiche hanno de terminato una serie di alterazioni negli ambienti acquatici La limnologia scienza che studia le acque interne stata cos chiamata ad affrontare le situazioni di altera zione degli equilibri ambientali derivanti da questi disturbi e ad assicurare una ge stione confacente alle aumentate richieste di una buona qualit delle acque naturali Questo ha richiesto l affiancamento alle ricerche di base di p
72. ISSN 0393 8395 Daci dell Istituto Italiano di Idrobiologia N 60 METODOLOGIE ANALITICHE E CONTROLLI DI QUALIT NEL LABORATORIO CHIMICO DELL ISTITUTO ITALIANO DI IDROBIOLOGIA Gabriele A TARTARI e Rosario MOSELLO Comsigiia Asonaude delle hierche Istituto Italiano di Idrobiologia 28048 Verbania Pallanza Supplemento delle Memorie dell Istituto Italiano di Idrobiologia Direttore responsabile Dr Riccardo de Bernardi Redazione Dr Gianluigi Giussani Composizione Luciana Adreani Pierisa Panzani e Teresa Ruffoni Autorizzazione Cancelleria del Tribunale di Verbania N 58 del 7 Ottobre 1959 INDICE PRESENTAZIONE lola iii i 1 INTRODUZIONE 2 SVILUPPO DELLA STRUMENTAZIONE E DELLE METODOLOGIE ANALITICHE ii 5 2 1 SVILUPPO DELLA STRUMENTAZIONE i 5 2 2 SVILUPPO DELLE METODOLOGIE ANALITICHE 18 2 2 1 OSSIGENO DISCIOLTO n9 2 2 2 MISURA DEL PH 10 2 2 3 CONDUCIBILIT ELETTRICA r A A R R a a a a 11 DD ALCALINIDA TOTALE v Ner a E io 12 2 2 5 SOLFATI 2 2 6 NITRATI QD Te CEORURT iii aaa AATE 16 2 2 8 CALCIO MAGNESIO SODIO E POTASSIO ii 17 DDS TAMMONIOf i RR 19 2 2 10 NITRITI 7 DIL AZO TOTOTALE iso E A ana 20 2 2 12 FOSFORO REATTIVO AL MOLIBDATO 22 2 2 13 FOSFORO TOTALE 4 23 2 2 14 SI
73. LICATI REATTIVI AL MOLIBDATO 23 2 24095 METALLI PESANTI dosso stata ite e A EA IRR tes TE Ea 24 3 METODICHE ATTUALMENTE IN USO ii 27 3 1 PRETRATTAMENTO E CONSERVAZIONE DEL CAMPIONE 3 2 OSSIGENO DISCIOLTO Li A 3 3 MISURA DET PA 5 5 tn RIA NA n 3 4 CONDUCIBILIT ELETTRICA i 35 SALCALINIT D AY YS O DEEE A E PE E AAE 3 6 ANALISI IN SPETTROFOTOMETRIA DI ASSORBIMENTO MOLECOLARE 3 6 1 AZZERAMENTO STRUMENTALE CONI BIANCHI 3 6 2 MODALIT DI CALIBRAZIONE ii 30731 NITRAT ee er RI OM 3 6 4 NITRITI i 3 05 AMMONI O reenn a E ERT aa 3 6 6 FOSFORO REATTIVO AL MOLIBDATO i 3 6 7 AZOTO E FOSFORO TOTALE iii 3 6 8 SILICATI REATTIVI AL MOLIBDATO 3 7 ANALISI IN FLUSSO CONTINUO 3 7 1 MODALIT DI CALIBRAZIONE cirie 32 AMMONIO ees RRA ea 2 ioe teens ei a 75 313 AZOTO TOTALE sto IENA RARA PRESA RR 78 3 7 4 SILICATI REATTIVI AL MOLIBDATO 82 3 8 ANALISI IN CROMATOGRAFIA IONICA ey 3 8 1 MODALIT DI CALIBRAZIONE 3 8 2 CLORURI NITRATI E SOLFATI i 3 8 3 CALCIO MAGNESIO SODIO POTASSIO ED AMMONIO 96 3 9 ANALISI IN ASSORBIMENTO ATOMICO 3 9 1 MODALIT DI CALIBRAZIONE 2 102 3 9 2 CALCIO MAGNESIO SODIO E POTASSIO
74. NE Le procedure di pretrattamento e di conservazione del campione sono finalizzate a garantire la stabilit e la inalterabilit dei suoi costituenti nell intervallo di tempo che intercorre tra il campionamento e l analisi ed a rendere il campione idoneo al l analisi Questi aspetti possono influire significativamente sui risultati analitici in particolar modo quando il campione torbido per la presenza di materiale in so spensione o nell analisi di variabili particolarmente instabili come l ammonio od il fosforo Per un approfondita trattazione di questi argomenti si rimanda a A P H A 1992 I R S A 1994 e per una rassegna sulle tecniche di conservazione e pre trattamento dei campioni a Benoliel 1994 e Kramer 1994 L attivit di campionamento svolta dall Istituto Italiano di Idrobiologia prevede per le analisi idrochimiche il prelievo in bottiglie di polietilene da un litro per tutte le determinazioni inorganiche ed in bottiglie di vetro per l analisi dell ossigeno di sciolto immediatamente fissato come descritto nel paragrafo 3 2 L analisi di pH conducibilit si esegue all arrivo dei campioni in laboratorio ammonio fosforo 28 G A Tartari amp R Mosello reattivo e totale azoto nitrico e totale vengono analizzati entro 24 36 ore dal pre lievo in questo periodo i campioni vengono conservati in cella frigorifera a 4 C senza l aggiunta di alcun stabilizzante Le rimanenti determinazioni calcio magne sio sodio pota
75. Standard methods for the examination of water and wasterwater Am Publ Healt Ass New York 626 pp A P H A A W W A W P C F 1971 Standard methods for the examination of water and wastewater Am Publ Healt Ass New York 874 pp A P H A A W W A W P C F 1976 Standard Methods for the examination of water and wastewater Am Publ Healt Ass Washington 1193 pp A P H A A W W A W P C F 1981 Standard methods for the examination of water and wastewater Am Publ Healt Ass Washington 1134 pp A P H A A W W A W P C F 1985 Standard Methods for the examination of water and wastewater Am Publ Healt Ass Washington 1268 pp A P H A A W W A W E F 1992 Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater Amer Publ Health Ass Washington A P H A A W W A W E F 1995 Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater Amer Publ Health Ass Washington A S T M 1984 Water Anions in water by ion chromatography In Annual book of A S T M standards Vol II 4327 4384 Armocida G 1988 L Istituto Italiano di Idrobiologia Dott Marco De Marchi Cinquanta anni di ricerche Documenta Ist ital Idrobiol 16 115 pp Baldi E 1947 Relazione del Direttore sull attivit scientifica dell Istituto dalla fondazione 1939 al 1946 Mem Ist ital Idrobiol 3 1 15 152 G A Tartari amp R Mosello Baldi E 1949a Alcuni caratteri generali dei laghi marginali subalpini Verh int Ver
76. aNO 1000 mg N NO I D in matraccio da 200 ml conservabile una settimana 2 ml madre C in 200 ml 10 mg N NO I Nel caso si debbano preparare delle soluzioni standard diverse da quelle ripor tate in tabella 3 33 pu essere utile avere a disposizione anche le seguenti soluzioni madre a singolo elemento E in matraccio da 500 ml conservabile due mesi 0 8242 g NaCl 1000 mg Cl 16 F in matraccio da 200 ml conservabile un mese 20 ml madre E in 200 ml 100 mg CIT G in matraccio da 1000 ml conservabile due mesi 0 9071 g K3S04 500 mg SO I Metodologie analitiche e controlli di qualit 95 Gli standard multielemento per la calibrazione degli anioni vengono preparati partendo dalle soluzioni madre precedentemente descritte per diluizione in matrac cio da 200 ml per lo standard 0 ed in matraccio da 100 ml per gli standard da 1 a 7 lo schema delle diluizioni riportato in tabella 3 32 mentre le concentrazioni risul tanti sono riportate in tabella 3 33 Tab 3 32 Diluizioni delle soluzioni madre A B C e D per la preparazione delle soluzioni standard multielemento per la calibrazione degli anioni in cromatografia ionica St 0 St 1 St 2 St 3 St 4 St 5 St 6 St 7 Soluzione in in in in in in in in madre 200ml 100ml 100ml 100ml 100ml 100m 100m1 100ml A 1000 pl B 1000 pl 1000 pl 2000p1 5000p1 10ml 20 ml 50 ml C 500 ul D 1000 pl 1000 pl 2000ul 5000ul 10ml 15ml 30 ml Questi standard le cui concentrazioni sono riass
77. ad al tri programmi di ricerca della Comunit Europea in collaborazione con numerosi altri enti di ricerca di altri Paesi Mosello et al 1991b 1992a Marchetto et al 1994 Particolare impegno stato profuso nelle ricerche su Acidification of Lakes Paleolimnology and Ecology AL PE finalizzate allo studio chimico e biologico dei laghi remoti iniziate nel 1988 e tuttora attive Wathne et al 1995 Il numero degli Istituti partecipanti progressivamente cresciuto da sei sino a venticinque Le analisi chimiche delle acque e delle deposizioni atmosferiche hanno un ruolo cen trale in questi studi Il coordinamento per le attivit di analisi chimiche stato con giuntamente svolto dall Istituto Norvegese per la Ricerca sulle Acque NIVA e dal l Istituto Italiano di Idrobiologia Sono state condotte due serie di intercalibrazioni entrambe riguardanti la determinazione degli ioni principali pH conducibilit ed al calinit Il primo circuito di intercalibrazione stato curato dal NIVA Hovind 1988 1991 1992 1993 1994 1995 con approfondimenti sulle determinazioni di pH ed alcalinit Hovind 1990 Sono stati inoltre considerati i composti dell alluminio Hovind 1989 Una seconda serie di intercalibrazioni stata curata dall Istituto Ita liano di Idrobiologia in collaborazione con l Istituto Ambiente del Centro Comune di Ricerche di Ispra Mosello et al 1990c 1992b 1993c Serrini et al 1990 1992 1993 Mosello et al 1995b
78. adratiche eseguite utilizzando al meno 5 standard all inizio ed alla fine dell analisi di un gruppo di campioni 20 30 analizzati giornalmente La regressione quadratica indispensabile nella determi nazione dell ammonio come evidenziato dall andamento dei valori di RF di figura 3 15 e dalle prove interlaboratorio riportate in Marchetto et al 1995b 2 N f 0 2 5 0 2 5 Cloruri r 0 99849 Ammonio r 0 99526 Potassio r 0 99994 0 1 4 area del picco mS s cm 2 0 2 4 6 8 10 4 0 1 2 3 4 5 Fig 3 13 Esempi di grafici di calibrazione in cromatografia ionica per cloruri potassio ed ammonio Il quadrato con linea sottile rappresenta l andamento del segnale rispetto alla linearit riportata con la linea pi marcata 90 G A Tartari amp R Mosello 5 E 4 Nitrati 4 E 4 Cloruri ja Ere x Solfati PA 2 E44 1 E 4 4 e 3 mg 0 E 0 T 444 T rr T rrr T rrr 0 0 0 1 1 0 10 0 100 0 Fig 3 14 Fattori di risposta in relazione alla concentrazione per l analisi in cromatografia ionica di cloruri solfati e nitrati Segnale in area ottenuto con loop di iniezione da 50 ul 1 3 E 8 Magnesio 1 1 E 8 o Ammonio x Sodio 9 0 E 7 Calcio 5 Potassio 7 0 E 7 5 0 B 7 ett i mg l 3 0 E 7 ae rrr rrt rrr 0 0 0 1 1 0 10 0 100 0 Fig 3 15 Fattori di risposta in relazione alla concentrazione per l an
79. ale mg NI madre A ml 0 20 200 ul 500 0 50 500 ul 500 0 80 800 ul 500 1 00 1000 ml 500 1 50 1500 ul 500 2 00 2000 ul 500 3 00 3000 pl 500 4 00 4000 pl 500 5 00 5000 ul 500 8 00 8 ml 500 10 00 10 ml 500 Calcoli Nel calcolo della concentrazione dei campioni bisogna considerare della dilui zione eseguita aggiungendo 7 ml di miscela ossidante a 50 ml di campione Il valore di concentrazione ottenuto dalla calibrazione eseguita sugli standard contenenti il nitrato deve quindi essere moltiplicato per il fattore di diluizione 1 14 Esprimere la concentrazione dell azoto totale in mg N I arrotondando al secondo decimale Riferimenti bibliografici Per le condizioni di ossidazione Valderrama J C 1981 The simultaneous analysis of total nitrogen and total phosphorus in natural waters Marine Chemistry 10 109 122 Per la determinazione dell azoto totale A P H A A W W A W P C F 1981 Standard Methods for the examination of water and wastewater Method 418 A Am Publ Healt Ass Washington 1134 pp 3 7 4 SILICATI REATTIVI AL MOLIBDATO Principio del metodo La reazione colorimetrica per la determinazione della silice disciolta si basa sulla reazione della silice con il sodio molibdato in condizioni acide per formare il com plesso silicomolibdato poi ridotto dal cloruro stannoso al colorante blu di molibdeno che viene determinato alla lunghezza d onda di 695 nm l aggiunta di acido ossalico Metodologie analitiche e co
80. ali particolari procedure di preparazione del campione nelle de terminazioni spettrofotometriche il passo ottico delle cuvette utilizzate per la lettura i valori di assorbanza ed i singoli risultati delle analisi eseguite in doppio o ripetute in date diverse Questi moduli sono conservati in laboratorio almeno per la durata dell anno solare successivamente vengono archiviati opportunamente raggruppati per tipologia di ambienti considerati Dal 1980 il crescente uso del persona computer nel laboratorio ha fatto si che i dati vengano conservati anche su disco utilizzando normali fogli elettronici Questo permette inoltre di eseguire immediatamente i test di controllo di qualit e di deci dere quali analisi debbano essere ripetute Con l introduzione della cromatografia io nica anche per l analisi dei cationi nel 1990 ora possibile in 2 3 giorni eseguire l intero ciclo di analisi utilizzando i dati di pH conducibilit alcalinit anioni e ca tioni eseguire i controlli di qualit e ripetere immediatamente le analisi insoddisfa centi contemporaneamente vengono eseguite le misure dei composti del fosforo dell azoto totale e della silice In questo modo l intero ciclo dal campionamento al 138 Metodologie analitiche e controlli di qualit l archiviazione dei dati si svolge e termina nell arco della settimana lavorativa elimi nando cos i problemi della conservazione del campione Il personale dell Istituto interessato ai dati pu
81. alisi in cromatografia ionica di calcio magnesio sodio potassio ed ammonio Segnale in area ottenuto con loop di iniezione da 100 pl 3 8 2 CLORURI NITRATI E SOLFATI Principio del metodo Un aliquota di campione iniettata nel flusso di eluente viene pompata nella co lonna di separazione contenente la resina a scambio anionico qui gli anioni si sepa rano in base alla loro affinit con i siti attivi della resina Gli anioni attraversano quindi il sistema di soppressione a micromembrana dove vengono convertiti nei loro corrispondenti acidi forti contemporaneamente l eluente viene convertito in forme chimiche a bassa conducibilit Il rivelatore conduttometrico posto dopo il soppressore permette l identifica zione delle diverse specie anioniche sulla base dei tempi di ritenzione mentre la loro quantificazione si ottiene dall area dei picchi previa adeguata calibrazione Un tipico esempio di cromatogramma ottenuto nella determinazione degli anioni riportato in figura 3 16 Metodologie analitiche e controlli di qualit 91 AG4A AS4A Cloruri Nitrati Solfati 1 6 3 1 6 4 segnale uS an L minuti J AG14 AS14 Solfati 15 4 8 9 Cloruri Nitrati 10 4 3 8 6 6 d n 0 y 5 T T T T T 1 0 2 4 6 10 12 minuti segnale uS oo Fig 3 16 Esempi di cromatogrammi ottenuti nell analisi in cromatografia ionica con colonne anioniche Dionex AG4A AS4A ed AG14 AS14 con soppre
82. alle indicazioni fornite dalla casa costruttrice per il corretto uso della strumentazione questa inoltre deve essere sempre mantenuta in perfetta efficienza e a tal fine sono opportune revisioni perio diche della strumentazione da parte di personale della ditta fornitrice con frequenza annuale o biennale da eseguirsi anche in assenza di guasti evidenti Un secondo aspetto fondamentale nella esecuzione delle calibrazioni costituito dalla scelta e dalla preparazione degli standard da utilizzare nel range di lavoro Essi devono essere preparati con prodotti chimici di grado analitico e comunque di purezza adeguata alle determinazioni che si intendono eseguire Nel caso di solu zioni acquose si deve considerare con attenzione anche la qualit dell acqua deioniz zata utilizzata In generale sconsigliabile conservare per pi serie di analisi gli stessi standard in questo caso comunque indispensabile verificare per quanto tempo essi possono essere ritenuti stabili tenendo conto di fenomeni quali l adsor bimento dei soluti sulle pareti dei contenitori e di reazioni che alterino le concentra zioni L uso di stabilizzanti deve essere considerato con cautela ed eseguito solo dopo aver acquisito documentazione al riguardo e dopo avere effettuato delle prove specifiche Altre cause di alterazione degli standard riguardano le manipolazioni cui sono sottoposti durante l utilizzo quali i ripetuti prelievi con pipette e la loro esposizione all aria
83. amp E Grimaldi 1984 Lago Maggiore In F B Taub Ed Lakes and Reservoirs Elsevier Amsterdam 247 266 de Bernardi R G Giussani M Manca amp D Ruggiu 1988 Long term dynamics of plankton communities in Lago Maggiore N Italy Verh int Ver Limnol 23 729 733 Della Lucia M A Marchetto M Mosello amp G A Tartari 1996 Studies on a chemical gra dient of atmospheric deposition from the Po Valley to the Alps Water Air Soil pollution 87 171 187 De Giuli E 1979 Apporti chimici al Lago Maggiore attraverso i principali tributari fiumi Ticino immissario Maggia Toce Bardello Tresa ed uscite attraverso il Ticino emissa rio nel 1978 Tesi Facolta di Scienze Universita di Milano 104 pp Dorschel C A J L Ekmanis J E Oberholtzer F V Warren amp B A Bidlingmeyer 1989 LC detectors evaluation and practical implications of linearity Anal Chem 61 951A 968A Durst R A W Davison K Toth J E Rothert M E Peden amp B Griepink LU P A C 1991 Analysis of wet deposition acid rain determination of the major anionic consti tuents by ion chromatography Pure amp Appl Chem 63 907 915 E A W A G 1964 Schweiz Lebensmittelbuch IV ed Auflage S 203 Zurigo 1964 Ellis M M B A Westfall amp M D Ellis 1948 Determination of water quality U S Dept of the Interior Fish and Wildlife Service Research rep 9 122 pp EMEP 1996 EMEP manual for sampling and chemical analysis Norvegi
84. an Institute for Air Research Kjeller Norway Environmental Protection Agency E P A 1981 Quality Assurance Handbook for Air Pol lution Measurement Systems Volume V Manual for precipitation Measurement Systems EPA 600 4 82 042a E P A 1986a Method 300 6 Chloride orthophosphate nitrate and sulphate in wet deposition by chemical suppressed ion cromatography E P A 1986b Method 300 7 Dissolved sodium ammonium potassium magnesium and cal cium in wet deposition by chemical suppressed ion cromatography E P A 1991 Method 300 0 Test method the determination of inorganic anions in water by ion cromatography Eriksson E 1952a Composition of atmospheric precipitation Part I Nitrogen compounds Tellus 4 280 303 Eriksson E 1952b Composition of atmospheric precipitation II Sulfur chloride iodine compounds Bibliography Tellus 4 280 303 154 G A Tartari amp R Mosello Eriksson E 1959 The early circulation of chloride and sulphur in nature meteorological geochemical and pedological implications Part I Tellus 11 375 403 Eriksson E 1960 The early circulation of chloride and sulphur in nature meteorological geochemical and pedological implications Part II Tellus 12 63 109 Ferrari C 1948 Ricerche sul Lago d Orta Tesi Facolt di Scienze Universit di Milano 93 PP Fresenius W amp K E Quentin 1988 Water Analysis W Schneider Ed Springer Verlag Berlin 804 pp Fricker Hj 1
85. anchi H Geiss A Marchetto R Mosello amp H Muntau 1990 Intercalibra zione RIDEP 1 90 RIDEP n 3 Documenta Ist ital Idrobiol 27 41 pp Serrini G M Bianchi H Geiss A Marchetto L Morselli R Mosello H Muntau G Ser rini G Serrini Lanza amp G A Tartari 1992 Intercalibrazione 1 91 RIDEP n 7 Docu menta Ist ital Idrobiol 36 49 pp Serrini G M Bianchi H Geiss A Marchetto L Morselli R Mosello H Muntau G Ser rini Lanza amp G A Tartari 1993 Intercalibrazione 1 92 RIDEP n 9 Documenta Ist ital Idrobiol 39 51 pp Serrini G M Bianchi H Geiss A Marchetto L Morselli H Muntau G Serrini Lanza G A Tartari amp R Mosello 1995 Problemi e metodi nella determinazione dell alcalinit Acqua Aria 4 27 36 Slavin W 1969 Spettroscopia di assorbimento atomico ETAS Kompass Milano 312 pp Steiner E H 1975 Planning and analysis of results of collaborative tests In Statistical ma nual of the Association of Official Analytical Chemists Arlington USA 88 pp Strickland J D H amp T R Parson 1968 A practical handbook for seawater analysis Bull Fish Res Board Canada Ottawa Stumm W amp J J Morgan 1981 Aquatic chemistry Wiley and Sons New York 780 pp Tartari G 1980 Idrochimica e bilancio chimico del Lago di Mergozzo Tesi Facolta di Scienze Universita di Milano 147 pp Tartari G amp R Mosello 1984 Caratteristiche idrochimiche delle precipitaz
86. aoSiFs in 1000 ml B 10 mldi A in 1000 ml 100 ug Si ml 10 ug Si ml Tab 3 23 Diluizioni delle soluzioni madre A e B per la preparazione delle soluzioni standard di calibrazione del metodo per la determinazione dei silicati Concentrazione Prelievo Volume finale mg Si I madre A madre B ml 0 05 1000 pl 200 0 10 1000 pl 100 0 20 2000 ul 100 0 40 4000 ul 100 0 60 6 ml 100 0 80 2000 ul 250 1 00 1000 pl 100 2 00 2000 ul 100 3 00 3000 ul 100 4 00 4000 ul 100 5 00 5000 ul 100 Range 0 05 1 00 mg Si I utilizzati i primi 7 standard riportati in tabella 3 23 Cuvetta con passo ottico di 2 cm 72 G A Tartari amp R Mosello mg Sil 0 94 u A 0 006 r 0 99992 Range 0 40 5 00 mg Si I utilizzati gli 8 standard da 0 40 a 5 00 mg I riportati in tabella 3 23 Cuvetta con passo ottico di 0 5 cm mg Sil 3 9u A 0 03 r 0 99995 Calcoli Ai valori di assorbanza ottenuti dalla lettura viene sottratta la media dei tre bian chi solitamente compresa tra 0 002 e 0 015 u A per le cuvette da 2 cm e tra 0 001 e 0 005 u A per le cuvette da 0 5 cm e trasformati in concentrazione mediante la retta di taratura Esprimere la concentrazione in mg Si I arrotondando al secondo decimale Riferimenti bibliografici Golterman H L R S Clymo amp M A M Ohnstand 1978 Methods for physical and chemical analysis of fresh waters I B P Handbook No 8 Blackwell Oxford 213 pp 3 7 ANALISI IN FLUSSO CONTINUO L analisi in flu
87. appresentativi dell intervallo di concentrazioni dei campioni ana lizzati a questo scopo si preparano delle soluzioni multielemento per l uso pi cor rente standard da n 0 a n 8 di tabella 3 35 Quando si analizzano campioni aventi rapporti di concentrazione diversi dagli standard multielemento gi pronti o concentrazioni tra loro molto simili buona norma preparare degli standard specifici a concentrazione vicina a quella dei cam pioni La notevole sensibilit della metodica analitica impone l utilizzo di sali ad alto grado di purezza grado analitico opportunamente essiccati si consigliano soluzioni standard a singolo elemento pronte per l uso alla concentrazione di 1 mg ml in ge nere utilizzate per le determinazioni in assorbimento atomico 100 G A Tartari amp R Mosello Note operative in tutte le fasi della preparazione bisogna prestare la massima attenzione ai possibili inquinamenti tra le diverse soluzioni madre eventuali pesate si eseguono separatamente utilizzando una bilancia analitica da laboratorio consigliabile utilizzare sempre lo stesso gruppo di pipette a volume fisso e di classe A per ogni soluzione standard i matracci tarati devono essere di classe A ri sciacquati di volta in volta solo con acqua deionizzata ultrapura Ogni volta che si preparano nuovi standard questi vanno confrontati con i pre cedenti per verificare che nella preparazione non siano stati commessi errori sono accettabili differen
88. ard viene utilizzata per correggere la pendenza della retta minimizzando cos eventuali derive strumentali Standard e campioni che normalmente sono conservati in frigorifero devono essere riscaldati a temperatura ambiente prima dell analisi La retta di taratura le ricalibrazioni ed i valori dei campioni vengono automati camente stampati e registrati su disco alla fine di ogni ciclo analitico il nome del file su cui vengono registrati questi dati viene creato dall operatore e nello spazio di otto caratteri deve contenere la sigla dei campioni e la data del campionamento ad esempio per i fiumi del L Maggiore del 3 gennaio 1995 il nome del file potrebbe essere FM030195 Esprimere le concentrazioni in mg Si 1 arrotondando al secondo decimale Alla fine dell analisi staccare le bottiglie dei reattivi dalle pompe peristaltiche la varle e conservarle piene di acqua ultrapura lavare il circuito idraulico con acqua ultrapura per almeno 10 minuti e lasciare le pompe peristaltiche aperte con i tubi non in tensione Calibrazione Dopo essiccazione in stufa alla temperatura di 110 C per almeno un ora pesare la quantit indicata di cloruro di ammonio con qualit analitica eventualmente cor retta per il grado di purezza preparare le soluzioni standard come indicato in tabella 3 26 utilizzando matracci tarati e portando a volume con acqua ultrapura Queste soluzioni si conservano in bottiglia di polietilene o policarbonato alla temperatura
89. ati in reti per lo studio della chimica delle deposizioni quali l EMEP Co operative programme for monitoring and evaluation of the long range transmission of air pollutants in Europe Schaug 1988 EMEP 1996 e la rete italiana per lo studio delle deposizioni atmosferiche RIDEP Mosello et al 1990b Oltre alla completezza dell analisi necessario che le concentrazioni misurate si riferiscano realmente alla forma ionica deviazioni da tale requisito sono possibili per calcio magnesio sodio potassio e bicarbonati che possono essere contenuti nel particellato ancora in sospensione nel filtrato e che in parte sono misurati con la spettrofotometria in assorbimento atomico o per titolazione acidimetrica Lo scostamento A dall uguaglianza delle concentrazioni di anioni A e ca tioni C viene calcolato come percentuale fra la differenza delle concentrazioni di cationi ed anioni espresse in meq I rispetto alla met della concentrazione ionica globale C A A 100 _____ 0 5 C A Lo scostamento che ci si deve attendere nel caso delle acque dolci del Nord Ita lia avendo determinato Ca Mg Na K NH HCO3 SO4 NO e Cl inferiore al 4 6 la stessa percentuale pu essere indicata per le acque meteoriche ove necessa rio considerare anche la presenza dello ione idrogeno calcolato dai valori di pH o direttamente titolato La figura 4 12 riporta gli scarti percentuali sui bilanci ionici di 130 Metodologie analit
90. ativamente sulla qualit dei bian chi e causa una diminuzione della sensibilit del metodo Nella preparazione dei reagenti al fine di evidenziare eventuali variazioni causate dall uso di prodotti chi mici diversi o dal cambio di confezioni viene solitamente riportato all esterno della confezione la data di apertura Durante l uso dei reattivi per ogni determinazione analitica per diminuire le possibilit di inquinamento i reagenti vengono preparati conservati e dosati utilizzando sempre gli stessi contenitori e dosatori 2 2 SVILUPPO DELLE METODOLOGIE ANALITICHE Nell esposizione della evoluzione delle metodologie si cercato di sintetizzare le informazioni in tabella per chiarezza di esposizione unendo un breve commento a completamento delle informazioni e per descrivere la strumentazione Le tabelle ri portano per ciascuna metodica analitica esaminata il periodo di tempo nel quale stata adottata i riferimenti bibliografici dei testi o lavori dai quali essa stata tratta bibliografia metodo il principio fisico chimico della misura metodo In alcuni casi due metodologie sono state contemporaneamente utilizzate per una stessa de terminazione si tratta generalmente dei periodi di tempo che precedono la sostitu zione di una tecnica analitica con la nuova miranti ad assicurare l attendibilit della nuova metodica e la confrontabilit dei dati prodotti Questo ultimo aspetto stato sempre considerato con attenzione anche a
91. azione calibrazione misura e validazione del dato Raramente tutte queste in formazioni sono disponibili su un unico documento manuale o protocollo interno al laboratorio spesso le informazioni bench ordinate sono separate Comunque a G A Tartari amp R Mosello 139 garanzia del buon funzionamento del laboratorio e della possibilit di reperire le in formazioni almeno tre blocchi di informazioni dovrebbero essere disponibili Questi riguardano 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 s 5 Gi a 3000 2000 1000 0 Acque di superficie lt T T y T T T T T 1 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Conducibilit misurata uS cm Fig 4 18 Confronto fra conducibilita misurata e somma anioni per campioni di acque di superficie 8000 7000 6000 5000 ueq T 4000 3000 SO alcalinita 2000 1000 Acque di superficie T T T T T T T 1 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Ca Mg ueq r Fig 4 19 Confronto fra la somma di calcio e magnesio e la somma di solfati e alcalinit per campioni di acque di superficie strumentazione analitica metodologie in uso manuali d uso e manutenzione di ogni strumento docu menti relativi a contratti di manutenzione o a interventi tecnici di riparazione o revisione modalit per il cor retto uso e l ordinaria manutenzione descrizione di ciascuna metodologia analitica compren siva dei dettagl
92. bile per diversi mesi 80 G A Tartari amp R Mosello Vetreria Per l ossidazione in autoclave utilizzare bottiglie ermetiche da 100 ml con tappo a vite e guarnizione resistenti alla temperatura di 120 C SCHOTT DURAN con tappo blu GL45 massima temperatura di utilizzo 140 C Prima di iniziare a prelevare i campioni preparare tre prove in bianco acqua ul trapura pi i reattivi come verifica della procedura analitica Ossidazione in autoclave con una pipetta tarata prelevare 50 ml di campione versarli nelle bottiglie per l ossidazione ed aggiungere 7 ml della miscela ossidante i campioni ben tappati si mettono in autoclave e si procede con l ossidazione a 120 C per 30 minuti Estrarre i campioni quando la temperatura dell autoclave scesa sotto i 60 C e proseguire con l analisi FIA solo quando i campioni si sono raffreddati alla tempe ratura ambiente Condizioni strumentali Il circuito idraulico manifold per la metodica della silice viene preparato con il chemifold Tipo I Tecator utilizzando i seguenti tubi per il pompaggio del carrier C e del reattivo R1 C Bianco Bianco flusso 2 0 ml min RI Verde Arancio 0 4 ml min Lo schema di processo chemifold Tipo I con l indicazione della lunghezza delle spire di reazione in centimetri e del loro diametro interno in millimetri es 60 0 7 riportato nella figura 3 10 POMPA RIVELATORE SCARICO Fig 3 10 Schema del chemifold tipo I utilizzato per
93. bilit di 1 mV Tale precisione consentita dall elettronica dell apparecchio difficilmente viene raggiunta nelle determinazioni analitiche a causa degli errori as sociati all uso dei tamponi alla calibrazione ed alla stabilit di lettura degli elettrodi Ad esempio si deve considerare l incertezza sul valore di pH dei tamponi general mente di 0 01 o 0 02 unit di pH La misura del pH si esegue con l elettrodo ioneselettivo a vetro abbinato ad un elettrodo di riferimento generalmente a calomelano con ponte salino in KCl 3 5 M o in soluzione satura Si consiglia l uso di elettrodi con risposta lineare nel campo di pH 1 13 e giunto salino in quarzo o cono smerigliato ad elevato flusso di soluzione salina adatti a misure in acque con basse forze ioniche Se gli elettrodi sono stati conservati asciutti per lungo tempo occorre condizio narli nella soluzione di mantenimento per alcune ore prima dell uso Per una descrizione pi dettagliata sulla misura del pH e sull uso degli elettrodi si rimanda a Linnet 1970 Westcott 1978 ed APHA 1992 Taratura PHM84 Radiometer Le seguenti indicazioni riguardano specificatamente il pH metro Radiometer PHM84 con elettrodi a vetro e calomelano GK2701 e sensore di temperatura T701 Lo strumento viene calibrato nell intervallo di pH comprendente il valore del campione per questo comodo utilizzare due strumenti tarati rispettivamente nel range di pH 7 4 per acque di pioggia e 9 7 per acque
94. biol 19 213 286 Weiss J 1986 Handbook of ion chromatography Edward L Johnson Ed Dionex Corpora tion Sunnyvale California 244 pp Welz B 1976 Spettroscopia di assorbimento atomico Teoria tecniche operative applica zioni Ed ETAS Libri Sonzogno 331 pp Westcott C C 1978 pH measurements Academic Press New York 172 pp Wathne B M S T Patrick D Monteith amp H Barth 1995 Acidification of Mountain Lakes Palaeolimnology and Ecology AL PE1 Report for the period April 1991 April 1993 European Commission Report EUR 16129 EN Ecosystems Res 9 292 pp Winkler L W 1888 The determination of dissolved oxygen in water Berlin Deut Chem Ges 21 2843 Yost R W L S Ettre amp R D Conlon 1990 Introduzione pratica alla cromatografia in fase liquida HPLC Morgan Edizioni Tecniche 233 pp Youden W J 1975 Statistical techniques for collaborative tests In Statistical manual of the Association of Official Analytical Chemists Arlington USA 88 pp
95. brazione 1 2 ordini di grandezza pu portare ad elevati errori si stematici Per una dettagliata discussione su questo importante aspetto della calibra zione si rimanda al paragrafo 3 8 1 e a Tartari et al 1995 Riferimenti bibliografici U S E P A 1986 Dissolved sodium ammonium potassium magnesium and calcium in wet deposition by chemical suppressed ion cromatography Method 300 7 Cincinnati Ohio Tartari G A A Marchetto amp R Mosello 1995 Precision and linearity of inorganic analyses by ion chromatography J Chromatogr A 706 21 29 Marchetto A R Mosello G A Tartari H Muntau M Bianchi H Geiss A Marchetto G Serrini amp G Serrini Lanza 1995 The precision of IC analyses compared with that of 102 G A Tartari amp R Mosello other analytical techniques through intercomparison exercises J Chromatogr A 706 13 19 3 9 ANALISI IN ASSORBIMENTO ATOMICO Le prime tecniche analitiche in assorbimento atomico AAS risalgono agli anni sessanta Da allora questa tecnica ha avuto moltissimi sviluppi ed applicazioni tra cui i pi importanti sono sicuramente stati l introduzione del fornetto di grafite con o senza piattaforma di L vov e l utilizzo di varie tecniche per la soppressione delle in terferenze quale ad esempio l effetto Zeeman Una descrizione approfondita delle tecniche in assorbimento atomico esula dagli scopi di questa trattazione pertanto si rimanda per approfondimenti degli aspetti te
96. c sulle acque del Lago d Orta Tab 2 19 La metodica all in dofenolo introdotta nel 1978 ha il vantaggio di una maggiore sensibilit senza comportare aggravi nella manualit Nel 1984 questo metodo stato poi ottimizzato con l utilizzo del sodio dicloro isocianurato come fonte di cloro attivo e del sodio salicilato in sostituzione del fenolo l utilizzo di questi reagenti ha permesso di pas sare da una frequenza di calibrazione settimanale ad annuale grazie alla maggiore precisione e stabilit nel dosaggio del cloro attivo Quest ultimo metodo colorime trico stato poi adattato alla Flow Injection Analysis FIA nel 1991 automatiz zando in gran parte la determinazione ed aumentando cos il numero di campioni analizzabili Dal 1993 la determinazione dell ammonio viene eseguita anche in cro matografia ionica IC grazie ad una ottimizzazione del metodo che ha permesso di ottenere una buona confrontabilit dei risultati vedi paragrafo 4 2 6 20 G A Tartari amp R Mosello Tab 2 19 Metodologie utilizzate per la determinazione dell ammonio mg NI Periodo di Bibliografia Metodo L 0 Q Media D S C V Bibliografia utilizzo metodo riferimento 1947 60 1 Colorimetria metodo Nessler 2 1960 78 3 Colorimetria metodo Nessler 0 02 4 5 Colorimetria metodo Nessler 0 30 0 32 0 02 6 3 6 0 44 0 017 3 9 1 05 0 026 2 5 1 58 0 027 1 7 2 20 0 123 5 6 1978 83 7 Colorimetria metodo 0 020 0 06 0 005 7
97. ca da seguire per ogni titolazione la seguente lavare accuratamente gli elettrodi ed il puntale con acqua deionizzata ed asciu gare leggermente con carta da filtro prelevare con pipetta o per pesata il volume di campione preventivamente termo statato a temperatura ambiente immergervi gli elettrodi ed attivare l agitazione dal men Titolazioni scegliere il tipo di titolazione da eseguire impostare il nome del campione ed il volume titolato e premere il tasto OK per iniziare la ti tolazione che da questo momento proceder automaticamente a fine titolazione dopo il segnale acustico si pu proseguire con il tasto GO per analizzare un altro campione con lo stesso metodo oppure tornare alla finestra principale con il comando Esci dal men Opzioni 50 G A Tartari amp R Mosello togliere il campione titolato e riprendere con il campione successivo dal lavaggio degli elettrodi al termine delle titolazioni riporre il puntale del titolante nell apposita sede sul tappo della bottiglia chiudere la sessione di titolazioni e spegnere l agitatore e la buretta La stampa dei risultati delle titolazioni di una sessione di lavoro pu essere ese guita prima di chiudere la sessione dal men File Stampa oppure dal men princi pale con il comando File Stampa dal quale si pu selezionare la stampa delle ses sioni contenute nel file di archivio denominato GIORNALE MDB AI fine di verificare l attendibilit delle titolazioni
98. calcium magnesium sodium potassium aluminium and dissolved organic car bon NIVA Report ISBN 82 577 2164 6 Oslo 70 pp Hovind H 1993 Intercalibration 9307 pH conductivity alkalinity nitrate nitrite chloride sulphate calcium magnesium sodium potassium total aluminium reactive and non la bile aluminium TOC and COD Mn NIVA Report ISBN 82 577 2370 3 Oslo 50 pp Metodoligie analitiche e controlli di qualit 155 Hovind H 1994 Intercalibration 9408 pH conductivity alkalinity nitrate nitrite chloride sulphate calcium magnesium sodium potassium total aluminium TOC and DOC NIVA Report ISBN 82 577 2616 8 Oslo 74 pp Hovind H 1995 Intercalibration 9509 pH conductivity alkalinity nitrate nitrite chloride sulphate calcium magnesium sodium potassium total aluminium aluminium reactive and nonlabile TOC and COD Mn NIVA Report ISBN 82 577 2849 7 Oslo 58 pp Hovind H 1996 Intercalibration 9610 pH conductivity alkalinity nitrate nitrite chloride sulphate calcium magnesium sodium potassium total aluminium aluminium reactive and nonlabile TOC and COD Mn NIVA Report ISBN 82 577 3099 8 Oslo 54 pp International Standard Organization 1982 General requirements for the technical compe tence of testing loboratories ISO guide 25 46 pp International Standard Organization 1986 Precision of test methods Determination of re peatibility and reproducibility for standard test method by
99. cedimento Soluzioni madre A 0 72185 g KNO in 1000 ml 100 ug N ml B 10mldiAin100ml 10ugN m Tab 3 12 Diluizioni delle soluzioni madre A e B per la preparazione delle soluzioni standard di calibrazione del metodo spettrofotometrico dei nitrati Concentrazione Prelievo Volume finale mg N1 1 madre A madre B ml 0 050 1000 pl 200 0 100 2000 ul 200 0 200 2000 ul 100 0 500 5000 ul 100 1 000 1000 pl 100 1 500 3000 ul 200 2 00 5000 pl 250 3 00 3000 pl 100 5 00 5000 ul 100 6 00 6 ml 100 Si riportano come esempio le equazioni delle regressioni lineari ed i coefficienti di correlazione lineare r relativi a due diversi range di lavoro Range 50 2000 ug N I utilizzati i primi 7 standard riportati in tabella 3 12 Cuvetta con passo ottico di 2 cm ug NI 1460 u A 22 3 r 0 99987 Metodologie analitiche e controlli di qualit 59 Range 1 00 6 00 mg N I utilizzati i 6 standard da 1 00 a 6 00 mg I riportati in tabella 3 12 Cuvetta con passo ottico di 1 cm mg NI 3 14 u A 0 006 r 0 99953 Calcoli Ai valori di assorbanza ottenuti dalla lettura viene sottratta la media dei tre bian chi solitamente compresa tra 0 005 e 0 015 u A per le cuvette da 2 cm e tra 0 002 e 0 010 u A per le cuvette da 1 cm si calcola poi la concentrazione mediante la retta di taratura Riferimenti bibliografici Rodier J 1978 L analyse de l eau Dunod Paris 1136 pp 3 6 4 NITRITI Principio del metodo In ambiente a
100. che la conducibilit di campioni con temperatura inferiore di 3 C dalla temperatura di riferimento va au mentata del 6 9 e viceversa per temperature superiori Un esempio delle differenze che ci si deve attendere nei fattori di correzione della conducibilit per la temperatura mostrata nella figura 4 16 dove viene ri portato l andamento della conducibilit assoluta in funzione della temperatura per acque con caratteristiche chimiche sensibilmente diverse 180 160 4 E 140 J a 120 4 100 4 80 60 joggia 40 PIO8g l 20 4 lago alpino IHH 0 A 5 10 15 20 25 30 35 Temperatura C Lago Maggiore Conducibilit u Fig 4 16 Variazione della conducibilit in funzione della temperatura per acque a diverso contenuto ionico Lago Maggiore esempio di contenuto ionico medio dove gli ioni prevalenti sono calcio bicarbonati solfati e magnesio lago alpino esempio di contenuto ionico basso dove gli ioni prevalenti sono solfati calcio e magnesio pioggia acida esempio di contenuto ionico basso dove gli ioni prevalenti sono l idrogenione solfati nitrati ed ammonio importante la pre senza dello ione idrogeno caratterizzato da un elevata conducibi lit specifica La figura 4 17 mostra i valori di conducibilit misurati per le tre acque a diverse temperature normalizzati dividendoli per il valore di conducibilit alla temperatura 136 Metodologie analitiche e controlli di qualit di riferimento
101. cido per diazotazione dell acido solfanilico con l azoto nitroso si ha la formazione dell acido para diazobenzene solfonico successivamente l aggiunta di N 1 naftil etilendiammina bicloridrato porta alla formazione di un composto rosso violetto il cui spettro di assorbimento presenta il massimo di assorbanza alla lun ghezza d onda di 543 nm Range di utilizzo Tab 3 13 Range di utilizzo LOD e LOQ dell analisi dei nitriti con il metodo spettrofotometrico a diverse concentrazioni espresse in ug NT Cuvetta cm Range di misura LOD LOQ 4 1 100 1 3 Reagenti I Aggiungere a 25 ml di acido cloridrico 37 diluiti con circa 150 ml di acqua deionizzata 2 5 g di sulfanilammide e dopo dissoluzione portare al volume fi nale di 250 ml Questa soluzione stabile per circa sei mesi se conservata in frigorifero a 4 C II Sciogliere 0 25 g di N 1 naftil etilendiammina bicloridrato in 250 ml di acqua deionizzata Questo reattivo stabile per un mese se conservato in bottiglia scura in frigori fero a 4 C 60 G A Tartari amp R Mosello Procedimento Per queste analisi utilizzare beute da 50 ml lavate con normale detersivo da labo ratorio Prima di iniziare a prelevare i campioni preparare tre prove in bianco come veri fica della seguente procedura analitica Con una pipetta prelevare 25 ml di campione e agitando dopo ogni aggiunta ag giungere nell ordine 0 5 ml di reattivo I attendere 10 minuti e 0 5 ml di reattivo II La l
102. ciolti in 250 ml di acqua deionizzata ultrapura Questo reattivo va conservato al buio ed stabile per due settimane II 0 116 g di sodio dicloro isocianurato Kodak n 10511 vengono sciolti in 20 ml di acqua deionizzata ultrapura Questo reattivo deve essere preparato al momento dell analisi IV miscela ossidante 80 ml della soluzione I vengono miscelati con 20 ml della soluzione III Questo reattivo deve essere preparato al momento dell analisi 62 G A Tartari amp R Mosello Procedimento Per queste analisi utilizzare beute da 50 ml con tappo a vite precedentemente ri sciacquate con acqua deionizzata ultrapura periodicamente ogni 2 3 mesi si con siglia un lavaggio pi energico con acido solforico concentrato seguito da un ri sciacquo con acqua deionizzata Prima di iniziare a prelevare i campioni preparare tre prove in bianco come veri fica della procedura analitica Con una pipetta prelevare 25 ml di campione ed agitando dopo ogni aggiunta di reattivo aggiungere nell ordine 1 ml della soluzione II e 1 ml della soluzione ossi dante IV Tappare le beute ed attendere un ora prima della lettura spettrofotometrica La lettura spettrofotometrica si esegue alla lunghezza d onda di 690 nm azze rando lo strumento con acqua deionizzata Calibrazione Dopo essiccazione in stufa alla temperatura di 110 C per almeno un ora pesare la quantit indicata di sale con qualit analitica eventualmente corretta per il grado di pu
103. co per la variabile analizzata viene utilizzata una seconda pompa peristaltica per l aspirazione del campione e per il lavaggio con acqua ultrapura del puntale dell autocampionatore i tubi utilizzati sono i seguenti Aspirazione campione Bianco Bianco flusso 2 0 ml min Lavaggio autocampionatore Rosso Rosso 2 8 ml min Metodologie analitiche e controlli di qualit 85 Procedimento Le seguenti note sono indicative delle principali condizioni operative dato che in questa trattazione si presuppone che l utilizzatore conosca gi approfonditamente questo tipo di sistema analitico Per ulteriori informazioni vedere quindi gli specifici manuali tecnici ed il manuale del software Super Flow II della Tecator Note operative all accensione dello strumento verificare con la seguente proce dura il valore di assorbanza del carrier dopo l aggiunta dei reattivi valore di bianco Per far questo sostituire i reattivi con acqua ultrapura la stessa utilizzata per il carrier far girare le pompe e dopo stabilizzazione 5 minuti azzerare il ri velatore Dopo questo azzeramento collegare i reattivi alle pompe peristaltiche atti varle e dopo stabilizzazione 5 minuti verificare che il rivelatore spettrofotometrico non dia valori di assorbanza troppo elevati maggiori di 0 020 A rispetto al precedente azzeramento indicativi di un inquinamento del carrier o dei reattivi con la variabile da analizzare Eseguito questo controllo del valore di bia
104. consiste in una regressione lineare fra il potenziale elettrico in mV misurato dagli elettrodi ed il pH delle soluzioni tampone a pH 7 e 4 La taratura viene solitamente eseguita all inizio di ogni settimana e viene utiliz zata per un periodo massimo di 7 giorni Metodologie analitiche e controlli di qualit 49 In tutte le fasi della taratura bisogna prestare molta attenzione al risciacquo degli elettrodi prima con acqua deionizzata poi con il tampone da utilizzare La titolazione dei campioni ha inizio con l apertura di una nuova sessione di la voro con la visualizzazione della data dell ultima taratura e la possibilit di proce dere con una nuova calibrazione Vengono poi impostati i principali parametri della sessione riguardanti la titola zione a due punti finali il metodo di Gran e per le aggiunte costanti il tasto DEFAULT permette di reimpostare i valori base delle titolazioni All interno della sessione di lavoro vengono visualizzati tutti i principali parame tri della sessione la data di analisi la normalit del titolante gli end point per il metodo a due punti finali le condizioni per la regressione di Gran e la taratura degli elettrodi del pHmetro con la data la temperatura dei tamponi l equazione della retta i tamponi utilizzati ed il loro potenziale in mV e la pendenza mV per unit pH il cui valore deve avvicinarsi al valore teorico di 59 16 mV a 25 C Prima di iniziare un ciclo di titolazioni dal men Opzioni es
105. copiarli dal supporto cartaceo o dal disco gli originali rimangono nell archivio del laboratorio Questo permette di conservare anche analisi occasionali fatte su ambienti non esaminati sistematica mente che spesso si rivelano preziosi a distanza di anni o di decenni 4 2 11 CONFRONTO DEI RISULTATI ANALITICI CON I DATI PRECEDENTI L esempio del paragrafo precedente relativo al confronto fra conducibilit misu rata e calcolata per acque superficiali ed acque meteoriche sottolinea l opportunit di non utilizzare criteri unici per la validazione dei risultati per ogni tipologia d ac qua Se si analizzano frequentemente campioni aventi una stessa origine laghi fiumi o deposizioni atmosferiche in una determinata stazione per ogni tipo di cam pione si possono individuare relazioni statistiche abbastanza ben delineate fra gli ioni o fra ioni e conducibilit queste relazioni statistiche possono essere utili per evidenziare dati aberranti Naturalmente non detto che il valore che si scosta dalla popolazione dei dati gi misurata indichi necessariamente un errore analitico infatti possono essere intervenuti fenomeni nuovi o occasionali che hanno variato il rap porto fra gli ioni Questa possibilit naturalmente diversa in relazione all ambiente considerato minima per laghi di grandi dimensioni pi probabile per acque correnti o meteoriche Essa richiede comunque un ulteriore controllo 0 a giudizio dell ope ratore la ripetizione dell
106. cuvetta Variabile e n p o Pendenza Intercetta unit di misura Range Periodo cal cm media D S media DS NO ug NTI 100 2000 1982 87 10 2 1491 21 15 5 NO mg NI 1 00 6 00 1985 86 3 0 5 5 94 0 01 0 10 0 01 NO ug NI 1 100 1982 95 9 4 71 3 0 1 0 5 NH ug NI 5 200 1983 95 15 4 252 13 0 89 0 97 NH ug NI 100 1400 1983 95 12 1 991 34 7 0 8 9 PO ug PI 4 400 1984 95 11 4 370 12 0 05 1 19 PO ug PI 4 30 1989 95 6 10 147 3 0 6 0 4 PT ug PI 4 400 1985 95 8 4 410 11 0 3 1 0 PT ug PI 4 30 1989 95 6 10 162 6 0 2 0 2 NT mg NI 0 40 6 00 1983 95 12 1 4 6 0 2 0 11 0 17 NT mg NI 0 40 2 00 1992 95 3 2 2 31 0 03 0 0011 0 001 Si mg Sil 0 05 1 00 1983 90 7 2 0 93 0 02 0 005 0 003 Si mg Sil 0 40 5 00 1982 90 10 0 5 3 7 0 2 0 0001 0 0161 In conclusione le modalit di calibrazione per le determinazioni spettrofotometri che descritte in questo capitolo si possono cos sintetizzare Metodologie analitiche e controlli di qualit 57 e calibrazione lineare 6 8 punti eseguita utilizzando sempre gli standard prepa rati alle stesse concentrazioni e con le stesse modalit quantit di sale pesata e diluizioni e frequenza di ricalibrazione ogni 12 18 mesi avente lo scopo di confrontare e ve rificare la stabilit della procedura analitica e della risposta dello spettrofotome tro nel range di utilizzo della metodica 3 6 3 NITRATI Principio del metodo Gli ioni nitrato
107. dell acidit forte acidi dissociati e dell acidit debole parzialmente dissociati e rappresenta la capacit di un acqua di neutralizzare le basi forti viene normalmente determinata per titolazione con una base forte Per ulteriori chiarimenti sulla determinazione dell acidit debole e totale si ri manda a Galloway et al 1979 Molvaersmyr amp Lund 1983 e McQuarker et al 1983 Determinazione dell acidit forte Il programma wAIk utilizzato con il metodo di Gran su campioni a pH inferiore a 5 5 in grado di determinare l acidit forte In questo caso il metodo di Gran uti lizzato come metodo ad aggiunte costanti con regressione lineare sulle aggiunte ed estrapolazione dell acidit forte ad aggiunta zero Un esempio di determinazione dell acidit forte con regressione di Gran viene ri portato in tabella 3 5 le condizioni analitiche sono le seguenti Volume del campione titolato 74 3 ml pH iniziale del campione 4 56 Titolante acido cloridrico 0 0508 N Tab 3 5 Valori di pH misurati sul campione in corrispondenza del vo lume di acido erogato e valore di F di Gran per il calcolo dell acidit pH Volume di HCI erogato ml Fi di Gran x 1000 4 44 0 020 2 70 4 32 0 040 3 56 4 24 0 060 4 28 4 17 0 080 5 03 4 11 0 100 5 78 4 05 0 120 6 63 46 G A Tartari amp R Mosello Dai dati analitici riportati in tabella 3 5 si ricava Regressione lineare F di Gran 0 0392 x volume HCl in ml 0 0019 coefficiente di co
108. della differenza fra il valore misurato e quello vero Essa valutabile solo con esercizi interlaboratorio o con l uso di materiali certificati per i quali sia nota l esatta concentrazione dei soluti in esame quali ad esempio i materiali prodotti dal Bureau Communitaire de Reference dell Unione Europea Questi aspetti 120 Metodologie analitiche e controlli di qualit verranno ripresi nei paragrafo 4 3 1 intercalibrazioni e nel paragrafo 4 3 2 cam pioni certificati 4 2 5 NUMERO DI CIFRE SIGNIFICATIVE Il numero di cifre significative usato per esprimere i risultati costituisce un im portante aspetto della procedura analitica In generale si assume che tutte le cifre ri portate siano pienamente significative dal punto di vista analitico ad eccezione del l ultima che pu avere un incertezza dello stesso ordine della precisione del metodo A P H A 1992 Quanto segue la prassi adottata presso il laboratorio chimico del l Istituto Italiano di Idrobiologia coincidente con le indicazioni fornite da A P H A 1992 La valutazione della precisione costituisce la prima fase per l individuazione del numero di cifre significative Poich il valore di precisione varia con la concentra zione anche il numero di cifre significative potr essere diverso a differenti livelli di concentrazione Ad esempio una serie di 25 determinazioni eseguite in 5 giornate diverse con calibrazioni diverse su campioni stabilizzati ha fornito medie arit
109. della ditta Millipore per la produzione di acqua ultrapura filtrata a 0 22 um che permette di ottenere acqua con conducibilit minima di 0 05 uS cm 18 MQ dal 1995 il sistema Milli Q stato affiancato dal sistema Elgastat Maxima Analytical della ditta Elga che produce anch esso acqua a 0 05 uS cm 18 MQ filtrata a 0 1 um L uso di questi sistemi per la produzione di acqua ultrapura filtrata si reso necessario per le aumentate esigenze di qualit dell acqua deionizzata deri vanti dall uso della cromatografia ionica Il lavaggio della vetreria e dei recipienti in materiale plastico usati per il campio namento e le analisi stato eseguito manualmente sino al 1983 per immersione in acido cloridrico circa 1 N o in alcuni casi in miscela cromica successivamente veni vano eseguiti ripetuti risciacqui con acqua deionizzata Dal 1983 stata utilizzata la lava vetreria Miele G7733 utilizzando detersivo esente da fosforo Neodisher UV e neutralizzante Neodisher Z e successivi risciacqui con acqua deionizzata Per oggetti con forme particolari che rendono poco efficace l uso della lava vetreria si procede ad un lavaggio a mano con detersivo Contrad 2000 della ditta BDH oppure Ausilab 101 della Carlo Erba Reagenti Dal 1987 stata aggiunta una nuova lava vetreria modello SMEG GW 3000 I recipienti in polietilene e la vetreria utilizzata per l analisi di metalli pesanti sono conservati immersi in acido nitrico al 2 e prima dell uso vengono r
110. delle differenze percentuali asse x contro quelli delle frequenze cumulate asse y Tab 4 3 Esempio di calcolo dei valori di differenza percentuale fra i dati simulati di due metodologie analitiche al fine di costruire la curva di frequenza cumulata riportata in figura 4 9 Metodo Metodo A A A Numero Frequenza nuovo vecchio ordinamento d ordine cumulata N V N V N V V 100 asse x n n 9 asse y 4 5 1 40 40 1 0 11 14 16 2 14 40 2 0 22 18 16 2 11 14 3 0 33 10 10 0 0 8 4 0 44 12 13 1 8 0 5 0 56 19 16 3 16 8 6 0 67 6 4 2 33 11 7 0 78 5 7 2 40 16 8 0 89 12 11 1 8 33 9 1 00 me e 2 7Y__77___ TY TM 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 Differenza percentuale Fig 4 9 Esempio di curva di frequenza cumulata ottenuta dai dati simulati derivanti da due metodologie analitiche a confronto Le curve di frequenza cumulata permettono il confronto fra serie di dati con di versa lunghezza ed ordine di grandezza inoltre la rappresentazione di ciascuna serie di misure con linee diverse permette di confrontare in un unico grafico fino a 4 6 serie di dati La bont dell accordo fra le due serie di dati confrontate fornita dallo scostamento della curva di frequenza cumulata rispetto al valore zero di ascissa cor rispondente all uguaglianza fra i risultati mentre l errore sistematico evidenziato dallo scostamento dal valore 0 5 50 dei dati o valore mediano dell intersezione della curva con l a
111. delle pipette ben al di sotto della superficie del campione chiudere con il tappo di vetro eliminando tutta l aria ed agitare Il campione cos fissato si conserva per circa 48 ore Analisi quando il precipitato si depositato lasciando il campione limpido si toglie il tappo e si aggiunge un volume di acido cloridrico al 37 pari al volume la sciato libero dal tappo si richiude la bottiglia e la si agita fino a dissoluzione com pleta del precipitato con corrispondente rilascio di iodio I Metodologie analitiche e controlli di qualit 31 Per la titolazione si pipettano 50 ml di campione in una beuta da 250 ml e si ti tolano immediatamente con la soluzione di sodio tiosolfato 0 01 N fino a colora zione giallo paglierino si aggiunge circa 1 ml dell indicatore tiodene che assume la colorazione blu e si prosegue la titolazione fino a viraggio incolore Il volume di sodio tiosolfato erogato dalla buretta verr utilizzato per il calcolo della concentrazione di ossigeno Reazioni e calcoli Le reazioni che avvengono tra l ossigeno disciolto nel campione ed i reattivi sono le seguenti O 2Mn 0H gt 2 MnO OH MnO OH 4 HC1 2 Nal gt MnCl 2 NaCl 3 H O 1 L 2 Na2S203 gt 2 Nal Na S406 indicando con N la normalit del sodio tiosolfato e con V il volume in ml di sodio tiosolfato erogato dalla buretta al viraggio del tiodene sapendo che il peso equiva lente dell ossigeno 8 si avr VxNx1000x8 Ossigeno disci
112. di 4 C la soluzione madre conservabile per circa sei mesi mentre i singoli standard devono essere preparati ogni due mesi gli standard a concentra zione minore di 1 mg N I sono facilmente inquinabili quindi buona abitudine so stituirli mensilmente 78 G A Tartari amp R Mosello Per stabilizzare gli standard e renderli conservabili nel tempo massimo due mesi preparare una soluzione di acido solforico allo 0 25 diluendo 1 ml di acido solforico al 25 in 100 ml di acqua ultrapura con l aggiunta di 500 ul di questa so luzione a 500 ml di standard si ottiene un valore intorno a pH 4 che ne permette una migliore conservabilita Soluzione madre A 0 76378 g NHICI pi 200 ul H S04 25 in 1000 ml 200 ug N ml L aggiunta di acido solforico serve per stabilizzare la soluzione a circa pH 3 ren dendola conservabile per circa 6 mesi Tab 3 26 Diluizioni della soluzione madre A per la preparazione delle soluzioni standard di calibrazione del metodo per la determina zione dell ammonio Concentrazione Prelievo Volume finale mg N NHy T madre A ml 0 10 250 ul 500 0 20 500 pl 500 0 40 1000 pl 500 0 60 1500 ul 500 0 80 2000 pl 500 1 20 3000 ul 500 1 60 4000 pl 500 2 00 5000 ul 500 2 40 6 ml 500 3 20 8 ml 500 4 00 10 ml 500 Prima di portare al volume finale di 500 ml aggiungere 500 ul di acido solforico 0 25 per stabilizzare lo standard a pH di circa 4 queste soluzioni si conservano per circa due mesi Riferimenti bib
113. dizione non si verifica sempre in tutti gli strumenti per la produzione di acqua ultrapura in alcuni casi sono state riscontrate concentrazioni di silice fino ad 1 mg I Per verificare l assenza dei silicati preparare reagenti e bianchi con acqua ultrapura che stata successivamente distillata al fine di eliminare completamente l eventuale silice presente I in un matraccio tarato da 200 ml versare circa 150 ml di acqua deionizzata ul trapura ed aggiungervi 2 8 ml di acido solforico concentrato a questa solu zione aggiungere 11 16 g di sodio molibdato biidrato e portare a volume con acqua deionizzata ultrapura questa soluzione va preparata 24 ore prima del l utilizzo ed stabile una settimana se conservata al buio a temperatura am biente II acido solforico concentrato diluito 1 1 con acqua deionizzata ultrapura atten zione aggiungere l acido all acqua e contemporaneamente raffreddare la solu zione stabile II 40 g di cloruro stannoso sciolti in 100 ml di acido cloridrico al 37 dopo la preparazione lasciare a riposo per 24 ore prima dell uso la soluzione stabile IV diluire al momento dell analisi 1 ml della soluzione III in 100 ml di acqua deio nizzata ultrapura la soluzione deve essere preparata ed utilizzata al momento dell analisi non conservabile Procedimento Per queste analisi utilizzare beute da 50 ml in polietilene risciacquate con acqua deionizzata ultrapura esente da silice Metodologie analitiche
114. do a partire dal 1953 le concentrazioni misurate sulle ac Metodologie analitiche e controlli di qualit 15 que profonde del Lago Maggiore Queste infatti pur presentando una sistematica tendenza all aumento possono essere considerate stabili in brevi periodi di tempo 2 3 anni inoltre considerando i valori ottenuti a profondit superiori ai 100 m in uno stesso campionamento si pu ottenere una stima della dispersione delle misure Questa risultata molto elevata per le misure eseguite nel 1953 54 che inoltre hanno fornito in molti campionamenti valori assoluti poco attendibili Pi precise sono risultate le misure eseguite nel 1956 da Corbella dati non pubblicati archivio Istituto anche se in alcune profondit non risultano attendibili La precisione delle misure aumenta ulteriormente con il metodo al salicilato nelle sue due versioni Tab 2 11 fornendo valori decisamente affidabili Tab 2 11 Metodologie utilizzate per la determinazione dei nitrati mg N T Periodo di Bibliografia Metodo L 0 Q Media D S C V Bibliografia utilizzo metodo riferimento 1947 53 1 Colorimetrico all acido 2 fenoldisolfonico 1953 59 Colorimetrico alla brucina 3 1960 67 4 Colorimetrico all acido 0 15 5 fenoldisolfonico 1967 71 6 Colorimetrico al salicilato 7 Sale di Seignette 1971 85 8 Colorimetrico al salicilato 0 09 0 20 0 019 9 5 9 0 40 0 018 4 5 0 76 0 017 2 2 1 15 0 030 2 6 1 41
115. ducibilit per le acque di superficie i valori vanno da 6 a 800 uS cm mentre per le acque di pioggia da 4 a 110 uS cm La prevalenza degli ioni positivi o negativi che porta ad una sistematica diffe renza percentuale positiva o negativa pu indicare la presenza di errori sistematici o l aver trascurato qualche ione importante in entrambi i casi necessario un appro fondimento analitico Relazione fra conducibilit misurata e calcolata in prima approssimazione la conducibilit misurata pu essere confrontata con il valore di conducibilit calcolata a diluizione infinita CE in yS cm ottenuto dalla somma dei prodotti delle con centrazioni dei singoli ioni C in meq I per le rispettive conducibilit ioniche equivalenti a diluizione infinita A in S cm eq CE AC 1 il cui calcolo dimensionale tenuto conto che 1 litro 1dm il seguente G A Tartari amp R Mosello 131 _ Sxem meq _ Sx cm eq us eq dm eq 1000x1000xcm gt cm CE Gli ioni considerati e le rispettive conducibilit equivalenti a diluizione infinita a 20 e a 25 C sono elencati in tabella 4 4 L esame dei dati presentati evidenzia la no tevole differenza esistente fra i valori di conducibilit ionica equivalente dello ione idrogeno rispetto a quella dei rimanenti ioni Per questa ragione in soluzioni con pH inferiori a 5 0 si deve considerare anche lo ione idrogeno infatti il suo contributo alla conducibilit aumenta ra
116. e G A Tartari amp R Mosello 109 4 1 DEFINIZIONI Il recente sviluppo delle pratiche di controllo di qualit ha determinato la produ zione di una notevole mole di bibliografia nella quale spesso alcuni termini ven gono utilizzati con accezioni diverse Diventa quindi importante precisare il signifi cato che si d ai diversi termini Le definizioni utilizzate in questo testo sono quelle proposte dalla International Standard Organization 1982 1986 che servono da ri ferimento anche per la Unione Europea Griepink 1992 Qualit quality la totalit delle caratteristiche di un prodotto processo o ser vizio che ne determinano la possibilit di soddisfare necessit stabilite o impli cite Controllo di qualit quality control tecniche ed attivit operative usate per soddisfare i requisiti di qualit I controlli di qualit vengono generalmente di stinti in interni ed esterni al laboratorio Valutazione della qualit quality assessment procedure per determinare la qualit delle misure del laboratorio sulla base dei controlli di qualit interni ed esterni Garanzia di qualit quality assurance insieme delle azioni sistematiche neces sarie a fornire una adeguata sicurezza affinch il prodotto il processo od il servi zio soddisfino determinate esigenze di qualit Precisione precision misura dell accordo fra i risultati di test mutualmente in dipendenti ottenuti in condizioni prestabilite La preci
117. e Edgardo Baldi eseguiva campagne di studio nel 1940 1943 1946 e 1947 48 realizzando uno studio limno logico completo nel quale l idrochimica lacustre assumeva un importanza rilevante Baldi 1949c Per quanto riguarda l eutrofizzazione le ricerche hanno trovato un coordina mento internazionale nell azione dell OECD 1968 1982 e numerosi programmi a lungo termine hanno considerato l evoluzione trofica delle acque dei laghi pi im portanti nei diversi Paesi Inoltre quando sono state individuate le cause dell eutro fizzazione lacustre negli eccessivi apporti di fosforo dal bacino imbrifero iniziarono anche indagini sui fiumi tributari principalmente mirate ai composti del fosforo e 2 G A Tartari amp R Mosello dell azoto ma che generalmente prendevano in considerazione anche altre variabili chimiche Nell ambito di queste ricerche internazionali l Istituto Italiano di Idrobiologia ha sviluppato approfonditi studi sulla eutrofizzazione del Lago Maggiore per il quale si dispone di dati confrontabili con quelli attuali a partire dal 1956 Corbella dati non pubblicati Lo studio dei principali tributari iniziato con continuit nel 1971 fornisce dati particolarmente interessanti in quanto considera torrenti e fiumi col locati in bacini con diverse caratteristiche geografiche geolitologiche e a diverso impatto antropico Inoltre sempre nel campo dell eutrofizzazione l Istituto ha rac colto dati chimici a partire dal 1948 su
118. e Tutte queste condizioni influiscono significativamente sull intensit del se gnale e quindi sulla linearit pertanto devono essere controllate e verificate in fun zione delle modalit di calibrazione descritte nel paragrafo 3 9 1 Inoltre le concen trazioni degli standard devono essere molto prossime alle concentrazioni dei cam pioni analizzati e devono essere ottimizzate con le modalit di calibrazione proposte dalla ditta costruttrice dello strumento Nel corso dell analisi la verifica della calibrazione deve essere eseguita ogni 10 12 campioni ed in tutti i casi in cui vi siano variazioni nelle condizioni analitiche precedentemente descritte Le letture degli standard vanno eseguite in triplo Strumentazione utilizzata Spettrofotometro per assorbimento atomico Perkin Elmer modello AAS 2380 Fornetto in grafite Perkin Elmer modello HGA 400 Autocampionatore per fornetto in grafite Perkin Elmer modello AS 40 Metodologie analitiche e controlli di qualit 107 Per ulteriori particolari riguardanti installazione uso e manutenzione calibra zione ed eliminazione di inconvenienti consultare i manuali dei singoli componenti strumentali ed i manuali di uso e manutenzione della ditta Perkin Elmer Analisi L analisi si esegue in spettrofotometria di assorbimento atomico con fornetto di grafite HGA 400 seguendo le indicazioni descritte nel manuale Analytical Methods for Furnace Atomic Absorption Spectroscopy 1980 della casa costruttr
119. e alla temperatura riportata in tabella 3 3 le soluzioni di cloruro di potassio precedentemente preparate e misurarne la conducibilit Cm sottrarre il valore di conducibilit dell acqua deionizzata Cacq da tutte le misure effettuate sulle soluzioni di cloruro di potassio e determinare il valore di costante di cella per ogni soluzione Conducibilit teorica CG m acq Costante di cella Il valore medio della costante di cella ottenuto da questa serie di misure va im postato sul conduttimetro nella funzione costante di cella al fine di correggere au tomaticamente tutte le letture eseguite sui campioni Metodologie analitiche e controlli di qualit 41 Tab 3 3 Modalita di preparazione e valori di conducibilita a diverse temperature di riferi mento delle soluzioni di KCI utilizzate per la taratura della cella conduttometrica KCI 0 1 M Volume finale Concentrazione Conducibilit Riferimento volume prelevato ml KCI teorica a bibliografico 20 C 25 C 1000 pl 1000 0 0001 N 14 9 A P H A 1985 5000 pl 1000 0 0005 N 66 8 EPA 1981 5000 ul 500 0 0010 N 146 9 A P H A 1985 15 ml 1000 0 0015 N 196 0 Rodier 1984 25 ml 1000 0 0025 N 325 2 Rodier 1984 20 ml 500 0 0040 N 512 8 Rodier 1984 Riferimenti bibliografici A P H A A W W A W P C F 1985 Standard Methods for the examination of water and wastewater Am Publ Healt Ass Washington 1268 pp A P H A A W W A W E F 1992 Standard Methods for the Examinat
120. e as indicated by water chemistry and nutrient loads Mem Ist ital Idrobiol 46 69 87 Mosello R 1993 Rapporto sull attivit della rete RIDEP nel quinquennio 1988 92 RIDEP n 13 Documenta Ist Ital Idrobiol 44 118 pp Mosello R amp A Calderoni 1990 Pollution and recovery of Lake Orta N Italy In Giesy J P R Baudo amp H Muntau Eds Sediments chemistry and toxicity of in place pollu tants Lewis Publishers Ann Arbor MI USA 349 363 Mosello R amp A Marchetto 1995 Chemistry of atmospheric deposition in Italy results from a five year stdy Ambio 25 21 25 Mosello R amp L Morselli 1992 Situazione degli studi sulla chimica delle deposizioni atmo sferiche umide nel 1989 in Italia RIDEP n 5 Documenta Ist Ital Idrobiol 33 40 pp Mosello R amp G Tartari 1982 Chemistry of the precipitation in the L Maggiore watershed N Italy Mem Ist ital Idrobiol 40 163 180 Mosello R amp G A Tartari 1992 Formiate and acetate in wet deposition at Pallanza NW Italy in relation to major ion concentrations Water Air Soil Poll 63 397 409 Mosello R amp B M Wathne 1995 Conclusions Water chemistry In Wathne B M amp S Patrick Eds AL PE Acidification of Mountain Lakes Paleolimnology and Ecology Part 1 April 1991 April 1993 Ecosystem Res Rep European Commission Rep EUR 16129 EN 80 85 Mosello R R Baudo amp G A Tartari 1986 Metal concentrations in a
121. e dello ione ammonio con il gruppo fenolico presente nel sodio salicilato l azione ossidante del sodio di cloroisocianurato porta alla formazione del composto blu indofenolo il cui spettro di assorbimento presenta il massimo di assorbanza alla lunghezza d onda di 690 nm Il campione prelevato nel loop di iniezione viene inserito nel flusso continuo di acqua ultrapura carrier tale flusso generato da pompe peristaltiche che spingono il carrier ed i reattivi attraverso le spire di reazione miscelandoli in continuo il campione iniettato si sostituisce al carrier miscelandosi ai reattivi che producono la reazione con formazione del colorante il rivelatore spettrofotometrico posto alla fine del flusso permette di determinare le dimensioni della banda del colorante for matosi Il processo avviene in tempi molto brevi circa 60 80 secondi Range di utilizzo e ripetibilit Tab 3 25 Range di utilizzo LOD LOQ e ripetibilit dell analisi dell am monio FIA a diverse concentrazioni espresse in mg N I valori ottenuti con loop di iniezione da 100 pl e rivelatore con passo ottico da 1 cm Ripetibilit Range di misura LOD LOQ Concentrazione C V 0 10 2 00 0 05 0 10 0 350 4 9 1 00 4 00 1 00 Strumentazione utilizzata Sistema per Flow Injection Analysis Tecator FIAstar 5010 composto da analiz zatore Tecator 5010 rivelatore spettrofotometrico Thermo Separation Products UV2000 e autocampionatore Tecator 5017 questo sistema gesti
122. e dello standard Valori di RF costanti indicano un ottima correlazione lineare Tab 3 24 e Fig 3 8 mentre significative variazioni sul valore di RF indicano una bassa correla zione lineare tra standard e segnale tali condizioni possono essere indice di errori nella preparazione delle soluzioni calibranti o di andamenti non lineari che richie dono altri tipi di calibrazione ad esempio quella quadratitica Tab 3 24 Valori del segnale Volt relativi alla concentrazione degli standard utilizzati per la calibrazione dei silicati in FIA concentrazioni calcolate dalla retta di calibrazione e valori del fattore di risposta RF Segnale con Concentrazione Concentrazione Fattore di risposta cuvetta 1 cm standard Calcolata per unit di concentrazione Volt mg Si I mg Si I RF Volt mg Si Il standard 0 0182 0 10 0 08 0 182 0 0855 0 50 0 49 0 171 0 1691 1 00 1 01 0 169 0 3323 2 00 2 02 0 166 0 4937 3 00 3 02 0 165 0 6531 4 00 4 00 0 163 0 8121 5 00 4 98 0 162 mg Si I RF 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 Volt Fig 3 8 Esempio di curva di calibrazione C1 di un metodo FIA silicati rivelatore con passo ottico da 1 cm e visualizzazione del fattore di risposta RF per unit di concen trazione Metodologie analitiche e controlli di qualit 75 3 7 2 AMMONIO Principio del metodo La reazione colorimetrica per la determinazione dell azoto ammoniacale avviene in presenza del catalizzatore sodio nitroprussiato per reazion
123. e di scarsa correlazione lineare con evidenti oscillazioni dei valori di RF 4 2 2 CONTROLLO DEI BIANCHI E LIMITI DI DETEZIONE E DI QUANTIFICAZIONE In una determinazione analitica con il termine bianco si intende un campione di acqua ultrapura nel quale sia completamente assente la variabile in esame che se gue tutta la procedura di analisi filtrazioni estrazioni aggiunta di reattivi ecc contemporaneamente ai campioni Il segnale del bianco costituisce quindi la somma degli inquinamenti e dei disturbi introdotti con i reagenti e le manipolazioni ese guite questo segnale viene in genere sottratto da quello della misura sul campione incognito Un controllo sistematico dei bianchi pu indicare ad esempio con un brusco in nalzarsi dei valori la presenza di inconvenienti riguardanti l acqua deionizzata i rea genti utilizzati per l analisi o le procedure di lavaggio della vetreria in questi casi essenziale intervenire al pi presto individuando le origini dell inquinamento G A Tartari amp R Mosello 113 Per la valutazione dei valori dei bianchi utile una presentazione grafica fa cendo uso di un foglio elettronico Ai valori dei bianchi determinati nelle diverse oc casioni deve essere ovviamente associata la data dell analisi e qualora siano presenti pi operatori il nome di chi ha eseguito la serie di analisi Un esempio di registra zione dei valori dei bianchi riportata in figura 4 2 e Valori n 900
124. e utilizzato all interno del laboratorio in riferimento al passo ottico delle cuvette i valori di LOD ed LOQ calcolati come descritto nel pa ragrafo 4 2 2 e le informazioni riguardanti la ripetibilit del metodo a diverse con centrazioni ottenuti sulla base delle carte di controllo utilizzate nel laboratorio nel periodo 1992 96 I valori riportati nelle tabelle si riferiscono alle condizioni otti mizzate per l analisi di routine presso il laboratorio dell Istituto eventuali adatta menti ad altri range di utilizzo richiedono adeguate verifiche analitiche Vengono poi descritti i reagenti necessari per la determinazione il procedimento analitico e gli standard utilizzati per la preparazione e la verifica della calibrazione al termine 52 G A Tartari amp R Mosello si riportano i calcoli ed i riferimenti bibliografici da cui sono tratte le metodiche Nelle descrizioni verr fatto riferimento esclusivamente agli aspetti pratici pi di rettamente collegati all uso dei metodi per una trattazione pi approfondita dei con cetti di base riguardanti i metodi spettrofotometrici e le caratteristiche strumentali si rimanda a Saini amp Liberti 1980 Denney amp Sinclair 1987 e Fresenius et al 1988 3 6 1 AZZERAMENTO STRUMENTALE CON I BIANCHI L azzeramento dello spettrofotometro una fase molto delicata che richiede il ri spetto di alcune regole indispensabili per ottenere dati analitici attendibili e con frontabili Questa fa
125. edentemente al 1978 l azoto totale era calcolato per somma dell azoto ni troso nitrico e Kjeldahl quest ultima determinazione poco precisa a basse concen trazioni tanto che i valori di azoto Kjeldahl e totale non sono mai stati utilizzati in pubblicazioni Una pi precisa determinazione dell azoto totale stata messa a punto nel 1978 Tab 2 21 principalmente per permettere la valutazione dell azoto orga nico per differenza con le tre forme inorganiche misurate Il principio si basa su una Metodologie analitiche e controlli di qualit 21 ossidazione condotta in autoclave a 120 C 2 atmosfere di pressione utilizzando persolfato di potassio in ambiente basico per sodio idrossido queste condizioni per mettono la completa ossidazione dei composti ammidici e dell ammonio che invece si ossidano solo in maniera incompleta in ambiente acido D Elia et al 1977 I ni trati prodottisi dall ossidazione erano quindi determinati come nitriti previa ridu zione attraverso colonne contenenti cadmio granulare trattato mediante deposizione di rame metallico da una soluzione di solfato di rame II Tab 2 20 Metodologie utilizzate per la determinazione dei nitriti ug N 1 Periodo di Bibliografia Metodo L 0 Q Media D S C V Bibliografia utilizzo metodo riferimento 1947 1 Colorimetria diazoreagente 2 1960 96 3 Colorimetria diazoreagente 3 8 0 8 10 0 4 5 6 93 2 252 7 1 Rider amp Mellon 1946 2 Ferrari 1948 3
126. egli anni cinquanta Corbella et al 1956 Nel 1960 Vollenweider 1962 mette a punto la determinazione dell alcalinit per titolazione acidimetrica con rilevamento del punto finale con il metodo conduttometrico Questa metodica stata utilizzata fino al 1974 successivamente si passati alla titolazione potenziometrica a due punti finali pH 4 5 e pH 4 2 secondo A P H A 1971 o Rodier 1971 considerata pi veloce e adeguata all analisi di routine Il metodo a due punti finali stato utilizzato fino ad oggi sui campioni aventi al calinit superiore a 0 15 meq I acque dei laghi subalpini e di fiumi per i cam pioni con valori di alcalinit inferiori acque di pioggia o laghi alpini la determina zione su due punti finali pu non essere sufficientemente attendibile cos dal 1985 si passati dapprima alla metodica di Henriksen 1982 poi al metodo di Gran 1952 pi adatto a valori di alcalinit compresi tra 0 000 0 150 meq I ed in grado di determinare anche l acidit Il passaggio al metodo di Gran conosciuto gi da pi di trent anni ma mai applicato all analisi di routine a causa della laboriosit della determinazione stato reso possibile dall introduzione dell uso del personal com puter per la gestione del sistema di titolazione buretta e pHmetro La tabella 2 9 che riporta l evoluzione della strumentazione utilizzata per le titolazioni potenzio metriche e conduttometriche mostra che dal 1984 il titolatore stato
127. eguire un lavaggio della buretta al fine di eliminare eventuali bolle d aria formatesi nel sistema di ero gazione del titolante La scelta del metodo di titolazione da utilizzare avviene dal men Titolazioni ed lasciata all operatore in quanto entrambi i metodi a due punti finali e di Gran danno risultati analoghi per le determinazioni di alcalinit superiori a 0 15 meq I mentre sotto questo valore preferibile utilizzare il metodo di Gran pi preciso in quanto utilizza un maggiore numero di punti tra 5 e 20 Il metodo ad aggiunte co stanti solitamente non viene utilizzato per le determinazioni di routine dell alcalinit ma utile per seguire in dettaglio un intero processo di titolazione al fine di appro fondire ed ottimizzare le condizioni operative od esportare ad altri programmi i dati necessari per eseguire successivamente ulteriori o particolari elaborazioni Con il metodo a due punti finali se l alcalinit inferiore al valore impostato nella soglia di Gran 0 15 meq I il programma wAlk prosegue automaticamente la titolazione utilizzando il metodo di Gran su sei aggiunte di titolante a fine titola zione vengono riportati i risultati ottenuti con entrambi i metodi Con il metodo di Gran possibile determinare l acidit forte presente nei cam pioni con pH minore di 5 5 per questa misura il programma chiede conferma al l operatore prima di proseguire con la determinazione dell acidit forte La procedura analiti
128. ello R M Bianchi H Geiss A Marchetto L Morselli H Muntau G Serrini G Ser rini Lanza amp G A Tartari 1992b Intercomparison 1 91 RIDEP n 6 Documenta Ist ital Idrobiol 35 48 pp Mosello R M Bianchi H Geiss A Marchetto L Morselli G A Tartari G Serrini G Serrini Lanza amp H Muntau 1992c AQUACON MedBas Subproject 6 Acid rain analy sis Results of the first interlaboratory exercise Environment Institute JRC Report Commission of the European Communities Ispra 26 pp Mosello R M Bianchi H Geiss A Marchetto L Morselli H Muntau G Serrini G Ser rini Lanza amp G A Tartari 1993c Intercomparison 1 92 RIDEP n 10 Documenta Ist ital Idrobiol 40 49 pp Mosello R M Bianchi H Geiss A Marchetto L Morselli G A Tartari G Serrini G Serrini Lanza amp H Muntau 1994a AQUACON MedBas Subproject 6 Acid rain analy sis Results of the third interlaboratory exercise Environment Institute JRC Report Commission of the European Communities Ispra 57 pp Mosello R M Bianchi H Geiss A Marchetto L Morselli G A Tartari G Serrini G Serrini Lanza amp H Muntau 1994b AQUACON MedBas Subproject N 6 Acid rain analysis Intercomparison 1 93 Documenta Ist Ital Idrobiol 47 36 pp Mosello R M Bianchi H Geiss A Marchetto G A Tartari G Serrini G Serrini Lanza amp H Muntau 1995a AQUACON MedBas Subproject N 6 Acid rain analysis Intercom parison
129. emento in esame di assorbire radiazioni elettromagnetiche di determi nate frequenze o lunghezza d onda In AAS la luce emessa da una lampada a catodo cavo a scarica elettrica della lunghezza d onda specifica per l elemento analizzato attraversa il sistema di atomizzazione in questo caso la fiamma aria acetilene e viene assorbita dagli atomi dell elemento la quantit di luce assorbita proporzio nale alla concentrazione Nella determinazione di calcio e magnesio viene aggiunto lantanio al fine di eli minare l interferenza che pu essere causata dalla presenza di elevate concentrazioni di solfati fosfati alluminati o silicati Lunghezze d onda di lettura e campo di utilizzo Calcio 422 7nm 0 01 50 0 mg I Magnesio 285 2nm 0 01 12 0 mg I Sodio 589 0nm 0 01 6 0mgl Potassio 766 5 nm 0 03 4 0 mg r Reagenti Soluzione di lantanio contenente 50 g La I preparata con 58 7 g di ossido di lantanio sciolti in circa 50 ml di acqua ultrapura e 250 ml di acido cloridrico 37 il tutto portato a 1000 ml con acqua ultrapura Questa soluzione stabile per mesi ed conservata in bottiglia gi munita di di spensatore da 0 5 ml L aggiunta di 2 ml di questa soluzione a 25 ml di campione permette di ottenere una concentrazione finale dello 0 4 di lantanio Preparazione dei campioni Utilizzare bottiglie in polietilene da 50 ml prelevare 25 ml di campione per l analisi di calcio e magnesio ed aggiungere 2 ml della soluzione di lantan
130. ende una deviazione standard di 10 ug N I corrispondente ad un coefficiente di variazione percentuale del 2 0 In questo esempio si hanno i seguenti valori ErrMed 1 128 x 10 11 pg 1 CL 3 267 x 11 36 pg I WL 11 2 3 x 36 11 28 ug 1 Quando l analisi in corso supera il valore massimo accettato CL 36 bisogna in dividuare l errore e ripetere tutte le determinazioni della giornata Il miglior utilizzo delle informazioni derivanti dall analisi della carta di controllo costituito dal confronto del valore ottenuto ogni giorno rispetto al valore medio del periodo analitico Fig 4 4 Questa carta di controllo viene rappresentata con un grafico che riporta in ascissa le date di determinazione ed in ordinata i valori di con centrazione misurati sulla soluzione di riferimento La valutazione di eventuali ten denze viene eseguita dividendo il grafico in pi fasce sulla base di una serie di 5 10 misure preliminari che forniscano una stima della media e della deviazione standard G A Tartari amp R Mosello 119 ripetibilit delle concentrazioni misurate sulla carta di controllo oppure creando le fasce entro le quali si vogliono mantenere le deviazioni standard gi verificate in passato per quel metodo a quella concentrazione cos possibile individuare tre campi Fig 4 4 il primo compreso tra il valore medio 2 D S quello di norma lit nella misura il secondo compreso tra 2 e 3 D S quello di allarme
131. enerazione ha la caratteristica di essere gestito da un processore che controlla tutti 1 principali para metri che influenzano la misura temperatura stabilita e tempo di risposta degli elettrodi caratteristiche della calibrazione data e giorni trascorsi dalla calibrazione ecc Il processore permette inoltre di memorizzare tutte le condizioni operative re lative alle calibrazioni ed alle determinazioni sui campioni questi controlli sono fi nalizzati al miglioramento della qualita interna del laboratorio nella misura del pH Una descrizione dettagliata delle caratteristiche e delle potenzialita di questo stru mento esula dallo scopo di questo lavoro pertanto la descrizione considerera solo i parametri inerenti le calibrazioni e le misure sui campioni comunemente analizzati nei laboratori dell Istituto Per una trattazione completa sulle potenzialit dello stru mento si rimanda al manuale PHM93 Reference pH Meter Operating Instruction della Radiometer Il pHmetro PHM93 ha la possibilit di memorizzare fino a cinque metodi di la voro A B C D ed E ognuno dei quali con una propria calibrazione Nel laborato rio dell Istituto per le determinazioni su acque di pioggia viene utilizzato il metodo A acido per pH compresi tra 7 4 mentre per le acque superficiali viene utilizzato il metodi B basico per pH compresi tra 9 7 I metodi C D ed E normalmente non si utilizzano per le analisi di routine 34 G A Tartari amp R Mosello
132. ente riscontrate nell Italia settentrionale Le due successive intercalibrazioni sono state aperte anche a laboratori italiani non direttamente coinvolti nella rete e a laboratori stranieri con i quali i due Istituti organizzanti erano in contatto Alla terza e quarta intercali brazione hanno quindi complessivamente partecipato 72 e 80 laboratori Al termine del programma RIDEP le intercalibrazioni sono continuate nell am bito di una ricerca patrocinata dalla Comunit Europea tendente a migliorare le pre stazioni analitiche nei paesi del bacino del Mediterraneo Environmental Studies in the Mediterranean Basin Analytical Quality Control and Assessment Project indi cato con l acronimo AQUACON Il progetto coordinato dall Istituto Ambiente del Centro Comune di Ricerca di Ispra articolato in numerosi sottoprogetti uno dei quali riguardante la chimica delle deposizioni atmosferiche Muntau et al 1994 Le intercalibrazioni del 1993 1994 e 1995 svolte con modalit analoghe a quelle del quadriennio 1989 92 hanno visto un ulteriore aumento dei laboratori coinvolti 99 108 120 rispettivamente collocati in oltre 20 Paesi Mosello et al 1994a 1994b 1995a 1996 Un aspetto importante costituito dal coinvolgimento di Paesi nor malmente assenti dai circuiti di intercalibrazione internazionali quali ad esempio l Albania e l Egitto inoltre da segnalare la partecipazione di 10 laboratori sudame ricani Argentina ed Uruguay Il nume
133. enti vengono evidenziati dalla variazione del fattore di risposta per unit di concentrazione RF ottenuto dal rapporto fra il se gnale misurato dal rivelatore area del picco e la concentrazione in mg I dell ana lita nello standard di calibrazione Green 1996 Dorschel et al 1989 RF area del picco concentrazione dello standard Gli andamenti dei valori medi di RF ottenuti da standard di calibrazione di anioni e cationi preparati ed utilizzati in giorni diversi in un periodo di alcuni mesi e riportati in funzione della concentrazione sono presentati nelle figure 3 14 e 3 15 L andamento lineare dell analita corrisponde a valori di RF che si mantengono co stanti al variare della concentrazione Na e K Valori di RF in aumento all au mentare della concentrazione CI NO3 SO Ca e Mg indicano un compor tamento non lineare come riportato nell esempio dei cloruri di figura 3 13 mentre solo per l ammonio si hanno valori di RF in diminuzione all aumentare della con centrazione caratteristici di un andamento non lineare Fig 3 13 Questi comportamenti che si discostano in modo diverso dalla linearit rendono quindi necessario l uso di calibrazioni non lineari Pertanto vista la stabilit della ri sposta strumentale sulle letture degli standard e verificate le scarse condizioni di li nearit evidenziate dagli andamenti dei valori di RF si consiglia sia per gli anioni che per i cationi di calibrare con regressioni qu
134. er norma di legge trattandosi di strumenti che operano a pressioni superiori a quella atmosferica Il modello utilizzato a partire dal 1965 della ditta Fedegari Autoclavi con volume interno di 195 litri affiancato nel 1979 da un modello della stessa ditta con volume interno di 40 litri entrambe le autoclavi nel 1988 sono state completa 8 G A Tartari amp R Mosello mente revisionate nella parte valvole di controllo ed stata sostituita la parte elettro nica per la programmazione dei cicli di lavoro Tab 2 3 Bilance analitiche utilizzate nel laborato rio di chimica Periodo di Bilance in uso utilizzo 1961 65 Mettler K ST 1965 71 Mettler E 5 1971 84 Mettler H20 T precisione 0 0001g 1984 95 Mettler AE 163 precisione 0 00001g dal 1996 Sartorius MC 210P precisione 0 00001 g Per quanto riguarda i prodotti chimici solidi utilizzati per la preparazione di rea genti e standard di calibrazione va sottolineato che sono sempre stati utilizzati pro dotti di grado analitico quindi con titolo normalmente compreso tra il 99 5 ed il 99 9 Nel capitolo 3 in alcuni casi sono anche indicate le ditte produttrici di quei composti che hanno dato i migliori risultati analitici per la determinazione in esame ad esempio il sodio salicilato per la determinazione dell ammonio o il potassio per solfato per le determinazioni di azoto e fosforo totale Normalmente l uso di pro dotti chimici diversi da quelli indicati si riflette neg
135. ere FM030195 Esprimere le concentrazioni in mg Si I arrotondando al secondo decimale Alla fine dell analisi staccare le bottiglie dei reattivi dalle pompe peristaltiche e conservarle piene di acqua ultrapura lavare il circuito idraulico con acqua ultrapura per almeno 10 minuti e lasciare le pompe peristaltiche aperte con i tubi non in ten sione Calibrazione Dopo essiccazione in stufa alla temperatura di 110 C per almeno un ora pesare la quantit indicata di sodio esafluorosilicato con qualit analitica eventualmente 86 G A Tartari amp R Mosello corretta per il grado di purezza preparare le soluzioni standard come indicato in ta bella 3 40 utilizzando matracci tarati e portando a volume con acqua ultrapura Queste soluzioni si conservano in bottiglia di polietilene o policarbonato alla temperatura di 4 C la soluzione madre conservabile per circa sei mesi mentre i singoli standard devono essere preparati ogni due mesi gli standard a concentra zione minore di 1 mg Si I sono facilmente inquinabili quindi buona abitudine ri prepararli mensilmente Soluzioni madre A 0 67142 g NaoSiFg in 1000 ml 100 ug Si ml Attenzione il sodio esafluorosilicato si scioglie lentamente scaldare leggermente Tab 3 40 Diluizioni della soluzione madre A per la preparazione del le soluzioni standard di calibrazione del metodo per la determinazione dei silicati Concentrazione Prelievo Volume finale mg Sil madre A ml 0 1
136. eresse sin dai primi anni di attivit dell Istituto Il lavoro di Baldi 1949d che esamina cri 110 Metodologie analitiche e controlli di qualit ticamente oltre un decennio di studi limnologici e pi specificatamente idrochimici sul Lago d Orta era senza dubbio all avanguardia per quanto riguarda gli aspetti analitici sia in campo nazionale che internazionale Inoltre lo studio di questo lago che per le sue dimensioni subisce variazioni idrochimiche mensili ed annuali di modesta entit doveva necessariamente porre il problema della precisione e della accuratezza delle determinazioni chimiche al fine di mantenere nel tempo la confrontabilit dei dati analitici sulla base di queste esigenze di qualit che sin dai primi anni di attivit del l Istituto l attivit analitica ha dovuto essere organizzata sia negli aspetti relativi alle strutture di laboratorio che alle pratiche analitiche Per quanto riguarda gli sviluppi delle strutture dei laboratori e della strumentazione si fa riferimento al capitolo 2 dove questi argomenti vengono discussi unitamente alle variazioni intervenute nelle metodologie analitiche 4 2 1 CALIBRAZIONI La calibrazione strumentale per una determinazione analitica costituisce una delle fasi pi importanti del processo di misura Una errata calibrazione comporta infatti un errore sistematico che interessa tutte le determinazioni eseguite successi vamente Si deve pertanto porre la massima attenzione
137. essa variabile chimica L esito positivo dello studio di fattibilit costituisce la premessa per la vera e propria azione di certificazione Le analisi vengono ripetute sul campione da certifi care preparato in quantit tale da consentire dopo le prove necessarie una disponi bilit adeguata alla domanda di campione prevista Nuovamente i risultati dei diversi laboratori vengono confrontati e discussi eliminando quelli che presentano il mi nimo margine di indecisione L intera attivit viene infine valutata da una commis sione del BCR e del laboratorio organizzante che stabilisce se convalidare le analisi per la certificazione e provvede alla stesura di un rapporto tecnico sul materiale Questo rapporto fornisce un quadro completo dei risultati e delle metodologie usate dai singoli laboratori i valori certificati con le relative indeterminazioni nonch tutte le indicazioni per un corretto uso dei campioni La decisione positiva comporta la commercializzazione del campione certificato e del relativo rapporto tecnico La laboriosit della preparazione solo in parte riflessa dal prezzo di mercato e l intervento di tante competenze comporta che i campioni certificati non debbano essere considerati come standard bench di elevata qualit Essi sono piuttosto da G A Tartari amp R Mosello 145 utilizzarsi in momenti particolari dell attivit analitica quali ad esempio la messa a punto di nuove metodiche l esatta calibrazione di un
138. etti amp G Chiaudani 1975 Trophic conditions of Italian lakes as a conse quence of human pressures In Hasler A D Ed Coupling of Land and Water Systems Ecol Stud Vol 215 225 UNICHIM 1991 Norma UNI 9813 Analisi degli anioni mediante cromatografia ionica e mediante cromatografia liquida ad alta pressione 1 27 Vaccarone M 1983 Apporti di nutrienti al Lago Maggiore in relazione al suo livello trofico Tesi Facolt di Scienze Universit di Milano Valderrama J C 1977 Methods used by the Hydrographic Department of the National Board of Fisheries Goteborg Sweden Valderrama J C 1981 The simultaneous analysis of total nitrogen and total phosphorus in natural waters Marine Chemistry 10 109 122 Vijverberg F A J M amp W P Cofino 1987 Control procedures Good Laboratory Practice and Quality Assessment ICES report 6 Copenhagen Vollenweider R A 1962 Sull uso dei metodi conduttometrici per la titolazione dell alcalinit totale dei cloruri e dei solfati nelle acque dolci Mem Ist ital Idrobiol 15 29 42 Vollenweider R A 1963 Studi sulla situazione attuale del regime chimico e biologico del Lago d Orta Mem Ist ital Idrobiol 16 21 125 Vollenweider R A 1964 Ueber oligomiktische Verhaltnisse des Lago Maggiore und einiger anderer insubrischer Seen Mem Ist ital Idrobiol 17 191 206 Vollenweider R A 1965 Materiali ed idee per una idrochimica delle acque insubriche Mem Ist ital Idro
139. ettura spettrofotometrica si esegue dopo 15 minuti ed entro 2 ore alla lun ghezza d onda di 543 nm azzerando lo strumento con acqua deionizzata Calibrazione Dopo essiccazione in stufa alla temperatura di 110 C per almeno un ora pesare la quantit indicata di sodio nitrito con qualit analitica eventualmente corretta per il grado di purezza Preparare le soluzioni standard come indicato in tabella 3 14 e prelevarne in doppio 25 ml avendo cura di procedere in ordine crescente dal bianco allo standard con concentrazione maggiore ed avvinando la pipetta ad ogni cambio di concentrazione Continuare poi con la determinazione come descritto nel proce dimento Per la preparazione degli standard utilizzare matracci tarati lavati con acqua deionizzata Soluzioni madre A 0 98518 g NaNO in 1000 ml B 5mldiAin 1000 ml 200 ug N ml 1 ug N ml Tab 3 14 Diluizioni della soluzione madre B per la preparazione delle soluzioni standard di calibrazione del metodo spettrofotometrico dei nitriti Concentrazione Prelievo Volume finale ugNI madre B ml 1 500 ul 500 3 1500 ul 500 5 5000 ul 1000 10 1000 ul 100 30 3000 ul 100 50 5000 pl 100 70 7ml 100 100 10 ml 100 Si riporta come esempio l equazione della regressione lineare ed il coefficiente di correlazione lineare r relativi al range di lavoro 1 100 ug N I utilizzando una cuvetta con passo ottico da 4 cm ug NI 70 5 u A 0 078 r 0 99997 Metodologie analitiche e c
140. he descritte hanno andamento lineare nel range di concentrazioni usato La condizione ottimale per eseguire con buona precisione la regressione lineare l utilizzo di almeno sei standard distribuiti con maggior dettaglio sulle basse concentrazioni Fig 3 7 Lo standard a concentra zione pi elevata non deve superare i valori di 1 2 1 5 unit di assorbanza corrispon denti al 6 3 di trasmittanza oltre questi valori si superano le condizioni di linearit di quasi tutti gli spettrofotometri e della Legge di Lambert e Beer Denney amp Sin 54 G A Tartari amp R Mosello clair 1987 Come esempio di regressione si riporta la retta di calibrazione del fo sforo totale eseguita con una cuvetta a passo ottico di 4 cm alla lunghezza d onda di 882 nm utilizzando gli standard descritti nel metodo al paragrafo 3 6 7 Dai valori di assorbanza ottenuti dall analisi di ciascun standard e riportati in tabella 3 7 ed in figura 3 7 si ottiene la seguente retta di regressione ug P 1 0 37 395 16 u A con coefficiente di correlazione lineare r 0 99999 La qualit della retta viene evidenziata dal coefficiente di correlazione lineare r il cui valore tende all unit quando si ha una perfetta correlazione Un ulteriore verifica della qualit della regressione pu essere eseguita ricalcolando dalla retta il valore di concentrazione degli standard partendo dalle assorbanze misurate come si pu vedere in tabella 3 7 nel caso considerato le
141. hel et al 1989 Analytical Met hods Committe 1994 Green 1996 che il solo valore di coefficiente di correlazione lineare non sia sufficiente per questa valutazione pertanto nella pratica comune si tende all utilizzo di altri parametri per la valutazione della linearit quali il calcolo dei residui sui punti della calibrazione e del fattore di risposta RF Per un appro fondita trattazione di questi aspetti si rimanda ai sopracitati autori mentre per quanto riguarda le metodiche analitiche trattate in questo volume si scelto l utilizzo del fattore di risposta RF per evidenziare la qualit delle regressioni segnale strumentale RF concentrazione dello standard La costanza dei valori di RF indica un perfetta correlazione lineare mentre si gnificative variazioni attorno al valore medio indicano una bassa correlazione li neare tra standard e segnale Fig 4 1 tali condizioni possono essere indice di er rori casuali nella preparazione delle soluzioni calibranti Nel caso di regolari ten denze alla diminuzione o all aumento dei valori di RF pu essere necessario utiliz zare regressioni quadratiche 112 Metodologie analitiche e controlli di qualit 6 0 20 5 r 1 00000 0 18 0 16 0 14 0 12 0 10 6 r 0 20 r 0 99743 Eons 0 16 RF 0 14 r 0 12 0 10 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 u A Fig 4 1 Esempi di perfetta correlazione lineare Q con andamento costante dei valori di RF
142. highly acidic lake L Orta Northern Italy Mem Ist ital Idrobiol 44 73 96 Mosello R A Calderoni amp R de Bernardi 1990a Mass budget as a tool for predicting the response to liming of the acidified ammonium polluted L Orta Verh int Ver Limnol 24 1044 1048 Mosello R A Calderoni amp E De Giuli 1981 Bilancio chimico del Lago Maggiore nel 1978 Mem Ist ital Idrobiol 39 7 29 Mosello R A Calderoni amp G A Tartari 1989a pH Related variations in trace metal con centrations in Lake Orta Italy The Science of the Total Environment 87 88 255 268 Mosello R A Marchetto amp F Decet 1993b Chemistry of atmospheric deposition and freshwater acidification the Italian research Mem Ist Ital Idrobiol 50 417 455 Mosello R A Marchetto amp G A Tartari 1988 Long term changes in the chemistry of bulk deposition at Pallanza N W Italy 3rd International Conference Environmental Con tamination Venice 26 29 September 1988 233 235 Mosello R A Marchetto amp G A Tartari 1989c Trends in the chemistry of atmospheric de position at subalpine and Alpine sites in Northern Italy Proc W M O Technical Confe rence Monitoring and Assessment of Changing Composition of the Troposphere Sofia Bulgaria 23 27 October 1989 33 36 Mosello R A Marchetto amp G A Tartari 1989d Trends in chemistry of a subalpine river R Cannobino NW Italy compared with atmosferic deposition Proc Wor
143. hod 4110 B Am Publ Healt Ass Washington Durst R A W Davison K Toth J E Rothert M E Peden amp B Griepink LU P A C 1991 Analysis of wet deposition acid rain determination of the major anionic consti tuents by ion chromatography Pure amp Appl Chem 63 907 915 Tartari G A A Marchetto amp R Mosello 1995 Precision and linearity of inorganic analyses by ion chromatography J Chromatogr A 706 21 29 Marchetto A R Mosello G A Tartari H Muntau M Bianchi H Geiss A Marchetto G Serrini amp G Serrini Lanza 1995 The precision of IC analyses compared with that of other analytical techniques through intercomparison exercises J Chromatogr A 706 13 19 3 8 3 CALCIO MAGNESIO SODIO POTASSIO ED AMMONIO Principio del metodo Un aliquota di campione iniettata nel flusso di eluente viene pompata nella co lonna di separazione contenente la resina a scambio cationico qui i cationi si sepa rano in base alla loro affinit con i siti attivi della resina I cationi attraversano quindi il sistema di soppressione a micromembrana dove vengono convertiti nelle loro corrispondenti basi forti contemporaneamente l eluente viene convertito in forme chimiche a bassa conducibilit Il rivelatore conduttometrico posto dopo il soppressore permette l identifica zione delle diverse specie cationiche sulla base dei tempi di ritenzione mentre la loro quantificazione si ottiene dall area dei picchi previa
144. i dettagliati e strin genti studi applicativi miranti a problemi ben definiti e quasi sempre collegati alle domande quale la causa del disturbo e come possibile eliminarla Il lavoro presentato da Tartari e Mosello ripercorre l intero periodo di attivit dell Istituto cos come stato vissuto nel reparto che si occupa delle analisi chimiche delle acque In questo settore lo sviluppo tecnologico ha determinato molte innova zioni nell arco dei pochi decenni considerati quali l introduzione della spettrofoto metria ad assorbimento molecolare quindi di quella ad assorbimento atomico e pi recentemente della cromatografia ionica Le aumentate possibilit strumentali se da una parte hanno ampliato lo spettro delle sostanze analizzabili e la precisione delle determinazioni dall altro hanno richiesto un aumento della professionalit e dell im pegno da parte degli addetti Inoltre le aumentate collaborazioni a livello nazionale ed internazionale hanno imposto una progressiva formalizzazione delle metodiche e dei controlli di qualit analitica Questa evoluzione e la situazione attuale delle atti vit costituisce l argomento di questo volume che vuole essere anche la base per una serie di aggiornamenti che puntualizzino con una maggior frequenza l evolu zione delle metodologie analitiche ed operative previste nei prossimi anni ii Per completare questa introduzione devo ancora accennare a due importanti aspetti Se pure il compi
145. i Idrobiologia sono state realizzate alcune importanti acquisizioni strumentali con l introduzione della cromatografia ionica e dell analisi in flusso continuo Queste va riazioni dettagliatamente descritte nel capitolo 2 unitamente alle procedure di con trollo di qualit introdotte hanno permesso di ottimizzare l attivit analitica fino al l attuale 1996 situazione in cui dal prelievo del campione al termine delle analisi con verifica ed archiviazione dei risultati trascorrono mediamente cinque giorni L attivit analitica del laboratorio relativa al periodo 1984 1995 di circa 1300 campioni per anno la cui suddivisione percentuale per tipologie riportata in figura 3 1 Il 56 dei campioni provengono da laghi e fiumi L Maggiore L d Orta e grandi laghi subalpini fiumi tributari del L Maggiore e del L d Orta la pioggia ed i laghi alpini rappresentano rispettivamente il 21 e l 8 mentre la restante parte circa il 15 rappresentata da altri ambienti lacustri Questo comporta un carico settimanale per il laboratorio di circa 28 30 campioni suddivisi in circa 45 settimane lavorative Tenuto conto del numero di determinazioni eseguite per campione da 12 a 14 si arriva a circa 17000 18000 determinazioni all anno 350 400 alla settimana Questa attivit analitica viene mediamente svolta da 3 4 persone di cui due soli di pendenti CNR che operano a tempo pieno nel laboratorio 3 1 PRETRATTAMENTO E CONSERVAZIONE DEL CAMPIO
146. i La correzione si rende neces saria per valori di conducibilit superiori a 100 uS cm inoltre evidente che la correzione fornisce risultati molto attendibili almeno sino a conducibilit di 800 uS cm Nel caso dell acqua di pioggia Fig 4 14 i cui valori di conducibilit sono generalmente inferiori a 100 uS cm il confronto fra conducibilit misurata e cal colata senza correzione per la forza ionica evidenzia valori sistematicamente infe riori della seconda rispetto alla prima Ovviamente la differenza aumenta applicando la correzione per la forza ionica Tale differenza presumibilmente dovuta al fatto che non tutte le specie ioniche delle deposizioni atmosferiche sono considerate nel l analisi ad esempio uno studio eseguito sulle precipitazioni di Pallanza ha eviden ziato sensibili concentrazioni di formiati ed acetati presenti in forma ionica Mosello amp Tartari 1992 Sulla base di queste considerazioni si arriva come per il bilancio ionico allo scostamento A dall uguaglianza fra conducibilit misurata e calcolata espresso come percentuale sulla conducibilit misurata Cond misurata Cond calcolata A 100 Cond misurata Lo scostamento che ci si deve attendere nel caso delle acque dolci del Nord Ita lia considerando la conducibilit calcolata corretta secondo Davies A P H A 1992 generalmente inferiore al 10 la stessa percentuale pu essere indicata an che per le acque meteoriche G
147. i dalle calibrazioni lineari eseguite dal 1985 al 1995 nella determinazione del fosforo to tale con cuvetta da 4 cm di passo ottico Statistica con media devia zione standard D S e coefficiente di variazione percentuale C V Data della calibrazione Pendenza Intercetta 17 01 85 422 2 3 08 06 87 417 0 7 11 01 89 417 0 7 31 05 90 414 0 2 30 04 91 420 1 1 06 08 92 400 0 1 23 11 93 398 0 2 25 01 95 395 0 4 Media 410 0 3 D S 11 1 0 C V 2 7 Come si pu vedere le variazioni sono molto contenute ed in particolare il coef ficiente di variazione percentuale sulla pendenza molto basso 2 7 Analoghi ri sultati si ottengono dal confronto delle rette di regressione lineare ottenute dalle ca librazioni dei metodi in assorbimento molecolare descritti in questo capitolo la ta bella 3 10 riassume per ogni metodo i valori medi e le deviazioni standard di pen denza ed intercetta delle calibrazioni eseguite a partire dall inizio degli anni ottanta evidenziando una notevole stabilit di risposta delle metodiche nel tempo coeffi cienti di variazione percentuale compresi tra 1 e 5 Tab 3 10 Valori medi e deviazioni standard D S della pendenza e dell intercetta delle rette di regressione lineare eseguite per ogni variabile analizzata con i metodi in assorbi mento molecolare descritti nel capitolo 3 6 range di calibrazione periodo di confronto n cal numero di calibrazioni nel periodo p o passo ottico della
148. i in tabella 3 18 Cuvetta con passo ottico di 10 cm ug PI 149 86 u A 0 747 r 0 99984 Range 4 400 ug PI utilizzati i 9 standard riportati in tabella 3 18 Cuvetta con passo ottico di 4 cm ug P 1 410 87 u A 0 3 r 0 99999 Calcoli Ai valori di assorbanza ottenuti dalla lettura viene sottratta la media dei tre bian chi solitamente compresa tra 0 002 e 0 010 u A e trasformati in concentrazione mediante la retta di taratura Esprimere la concentrazione in ug P I arrotondando all unit Riferimenti bibliografici Valderrama J C 1977 Methods used by the Hydrographic Department of the National Board of Fisheries Goteborg Sweden 3 6 7 AZOTO E FOSFORO TOTALE Principio del metodo I composti organici contenenti azoto e fosforo vengono contemporaneamente os sidati a nitrato ed ortofosfato con la miscela ossidante potassio persolfato acido bo rico e sodio idrossido l ossidazione simultanea grazie alla variazione tra pH 9 7 e 5 ottenuta durante l ossidazione dal sistema acido borico sodio idrossido 66 G A Tartari amp R Mosello Dopo l ossidazione l azoto totale si determina per lettura diretta del nitrato alla lunghezza d onda di 220 nm questa determinazione possibile solo sul campione ossidato perch l ossidazione disgrega i composti organici interferenti sulla lettura a 220 nm Il fosforo totale viene invece determinato per reazione dell ortofosfato con l ammonio molibdato ed il potassio an
149. i laghi di Como e Lugano Baldi et al 1947a 1947b 1949 Vollenweider 1964 1965 dal 1965 sul Lago di Iseo Bonomi amp Gerletti 1967 e dal 1971 sul Lago di Garda Gerletti 1974 I campionamenti sono stati effettuati su base annuale o semestrale con l eccezione di studi pi approfon diti ma limitati nel tempo Tale frequenza di osservazioni tuttavia sufficiente a se guire l evoluzione di questi laghi che per la loro massa subiscono variazioni chimi che modeste nel tempo I prelievi discontinui negli anni sessanta si regolarizzarono a partire dal 1974 con la formalizzazione delle indagini nel Progetto Finalizzato per la Promozione della Qualit dell Ambiente 1974 1980 Bonomi 1968 Tonolli et al 1975 Bonomi et al 1977 Grimaldi 1980 Negli anni ottanta e novanta le inda gini sono proseguite nell ambito delle ricerche ordinarie del Consiglio Nazionale delle Ricerche ed hanno avuto come risultato numerosi studi sull evoluzione idro chimica dei laghi profondi Ruggiu amp Mosello 1984 Barbanti et al 1986 Ruggiu et al 1988 Mosello amp Calderoni 1990 Mosello et al 1991a Ambrosetti et al 1983 1992 Barbieri amp Mosello 1992 Garibaldi et al 1995 e del Lago Maggiore in parti colare Mosello et al 1981 de Bernardi et al 1984 Mosello 1988 de Bernardi amp Ruggiu 1989 Manca et al 1992 per una rassegna bibliografica vedi de Bernardi amp Nobili 1989 Sulla base di numerosi studi compiuti in campo agronomico nel
150. i per almeno 30 minuti fino ad ottenere una linea di base stabile al range conduttometrico di lavoro verificare la stabilizzazione iniettando qualche standard L analisi dei campioni viene eseguita iniettando standard e campioni in un loop a volume fisso solitamente di 100 ul Volendo migliorare la sensibilit senza diminuire il fondoscala di rivelazione conduttometrica si possono utilizzare loop fino a volumi di 250 ul Un ciclo di analisi solitamente composto dalla sequenza di 5 standard di cali brazione e di 20 25 campioni insieme ai quali si devono analizzare 1 o 2 carte di controllo vedi paragrafo 4 2 4 ed almeno un bianco di acqua ultrapura importante confrontare le calibrazioni al fine di verificare che il segnale otte nuto per ogni standard non sia pi del 3 differente dalle precedenti calibrazioni il software Dionex AI 450 permette di confrontare la lettura di ogni standard con il precedente meglio ancora se si predispone un file su foglio elettronico per l archi viazione ed il confronto con una lunga serie di segnali in area relativi alle calibra zioni precedenti Le calibrazioni si eseguono per regressione della concentrazione di ogni analita contro l area del corrispondente picco si consiglia l utilizzo di regressioni lineari o quadratiche per sodio e potassio mentre le regressioni quadratiche sono indispensa bili per ammonio calcio e magnesio Per l ammonio l uso della regressione lineare in ampi range di cali
151. i per permetterne una corretta esecu zione inclusa la preparazione degli standard le moda lit di calibrazione tutte le calibrazioni eseguite negli anni le carte di controllo dei bianchi e delle ripetibilit a diverse concentrazioni 140 Metodologie analitiche e controlli di qualit prodotti chimici registro di carico e scarico con il quale si possa provve dere in tempo all acquisto dei prodotti in esaurimento Una ulteriore documentazione importante ma che non entra necessariamente nella routine del laboratorio riguarda le variazioni delle metodologie analitiche o la sostituzione dei metodi e le prove eseguite per verificare la confrontabilit dei risul tati ottenuti con il vecchio ed il nuovo metodo opportuno che questo materiale sia raccolto in un unico sito mentre una copia delle metodologie in uso deve essere sempre disponibile per il personale che opera in laboratorio Nel laboratorio dell Istituto Italiano di Idrobiologia la documentazione delle pro cedure analitiche stata effettuata con modalit diverse nel corso degli anni Di no tevole aiuto stata la continuit della presenza del personale addetto sono tuttora disponibili le documentazioni originarie dei metodi utilizzati negli anni cinquanta Inoltre grazie al materiale conservato in archivio stato possibile risalire ai primis simi anni di attivit Da circa quindici anni in uso un protocollo interno per le metodologie analiti che progressivamen
152. i un inquinamento del carrier o dei reattivi con la variabile da analizzare Eseguito questo controllo del valore di bianco prima di iniziare un ciclo anali tico lo strumento deve funzionare per 20 30 minuti prima di eseguire una calibra zione di verifica del buon funzionamento Nel caso vi fossero bolle d aria nel circuito idraulico bisogna degasare con elio il carrier ed i reattivi attenzione alle bolle che si possono fermare nella cella a flusso del rivelatore spettrofotometrico verificarne l assenza controllando la stabilit della lettura dopo l azzeramento Le analisi si eseguono in triplo ogni ciclo analitico viene predisposto sul piatto dell autocampionatore ed composto da una calibrazione iniziale con regressione li neare su pi punti 5 7 poi da gruppi di 5 campioni alternati ad uno standard di ri calibrazione a valore centrale rispetto alla retta di calibrazione la lettura di questo standard viene utilizzata per correggere la pendenza della retta minimizzando cos eventuali derive strumentali Standard e campioni che normalmente sono conservati in frigorifero devono essere riscaldati a temperatura ambiente prima dell analisi La retta di taratura le ricalibrazioni ed i valori dei campioni vengono automati camente stampati e registrati su disco alla fine di ogni ciclo analitico il nome del file su cui vengono registrati questi dati viene creato dall operatore e nello spazio di otto caratteri deve contenere la sigla dei
153. iano di Idrobiologia sin dalla sua fondazione nel 1938 Questo volume esamina l evoluzione dell attivit analitica nell arco degli oltre 59 anni trascorsi e fa il punto sulle metodiche e procedure attualmente in uso po nendo le basi per di valutare la confrontabilit dei dati chimici raccolti in diversi pe riodi su importanti ecosistemi quali i laghi Maggiore Orta ed i laghi profondi subal pini Su questi ambienti sono da tempo in corso studi sull evoluzione delle caratteri stiche trofiche all interno dei quali gli aspetti chimici sono molto importanti Studi sull evoluzione chimica a lungo termine sono inoltre in corso su deposizioni atmo sferiche laghi alpini e corsi d acqua in relazione alle problematiche dell acidifica zione e dell arricchimento di azoto Il volume dopo una introduzione che definisce gli scopi ed i contesti di ricerca all interno dei quali sono eseguite le misure si articola in tre parti principali 148 G A Tartari amp R Mosello Viene dapprima considerato lo sviluppo delle metodologie analitiche e della strumentazione dal 1938 ad oggi ricostruito puntualmente sulla base di riferimenti pubblicati e di materiale d archivio individuando le caratteristiche di precisione e ri petibilit di ciascuna metodica e i momenti di transizione da una metodologia anali tica alla successiva Un ampio spazio dato in questo capitolo alla strumentazione utilizzata considerando anche in questo caso le prestazioni dei singo
154. ice Perkin Elmer L iniezione del campione nel fornetto di grafite viene eseguita dall autocam pionatore AS 40 normalmente il volume iniettato di 20 ul ma volendo migliorare la sensibilit si pu aumentare il volume fino a 90 ul Per ogni campione si ese guono sempre tre letture dalle quali si ricava poi il valore medio In tabella 3 38 vengono riportate le temperature consigliabili per l essiccamento la preatomizzazione carbonizzazione per il pretrattamento della matrice e l atomiz zazione con i valori del flusso di argon in ml min che si mantengono all interno del tubo di grafite al momento dell atomizzazione Nelle fasi di essiccamento e pre ato mizzazione il flusso di argon resta a 300 ml min Queste condizioni sono quelle consigliabili per ottenere la migliori sensibilit nell analisi di questi metalli alle concentrazioni indicate in questo paragrafo Tab 3 38 Condizioni analitiche per l analisi dei metalli pesanti in assorbimento atomico con fornetto di grafite Essiccamento Pre atomizzazione Atomizzazione e flusso di argon Elemento temp C temp C temp C ml min Alluminio 110 1500 2600 0 Rame 110 900 2250 0 Zinco 110 400 2200 300 Nichel 110 1200 2700 0 Cromo 110 1200 2300 0 Ferro 110 1200 2700 50 Manganese 110 1000 2100 300 Riferimenti bibliografici Henriksen A amp K Balmer 1977 Sampling preservation and storage of water samples for analysis of metals Vatten 1 33 38 A P H A A W W A W E F
155. iche e controlli di qualit acque superficiali fiumi tributari del Lago Maggiore e del Lago d Orta e di acque meteoriche raccolte a Pallanza nel periodo 1989 92 Lo scostamento percentuale in genere funzione della concentrazione ionica del campione al fine di evidenziare questo aspetto i due gruppi di dati sono in ordine crescente di conducibilit evi dente quindi che in campioni a basso contenuto ionico ci si deve attendere una diffe renza percentuale pi elevata 20 acque di superficie 2 acque di pioggia 15 4 is i as 0 tSt oo 3 ai o a 94 9 i y 4 eee _ se 10 Ri A te ae gr te 3S et ee TT s do yf dd o PIC e wo tete te 2 kss v oe e 4 oot Rad Od 5 Ries gait oe a ee ig Se iii a a zi me y TRA A ee E at oo id Be oe 07 ae o 000 00 0 o RS VISI SE sty oo e 9 F Oe 00 9 hd 0 tR te gt oe ee 2 Ss SS CCI ee oe 3s 0 i 0 i Ya E s DA o s ii 0 elia 3 oe do Pa Fi a a of Sle Seet oe ded 9 e oe 0 e twee gt de ai Sia PIRA 4 5 t t poh tee Set E E So ge ims eee A ta t sd E E A 10 A bce Se ee 20 Fig 4 12 Differenze percentuali sul bilancio ionico di due gruppi di campioni rappresentativi delle acque di superficie e delle acque di pioggia i due gruppi di dati sono ordinati in ordine crescente di con
156. ifferenze stata provata con il test del segno ed il test di Wilcoxon Nel caso del magnesio dei nitrati e dei silicati Tab 4 2 le differenze non sono significative mentre la dif ferenza pi elevata presentata dal sodio e dal potassio per i quali i dati ottenuti in cromatografia ionica sono circa il 3 inferiori a quelli ottenuti in assorbimento ato mico Questa sistematicit potrebbe essere determinata dalla presenza di particellato inorganico nel campione che viene decomposto e parzialmente determinato nella combustione ad alta temperatura in fiamma aria acetilene mentre non assoluta mente rivelato in cromatografia ionica non essendo questi composti presenti in forma ionica Meno semplice spiegare la differenza sistematica nel caso dell am monio possibile che al momento dell aggiunta dei reattivi per la determinazione colorimetrica si abbia una parziale demolizione di composti organici contenenti azoto ridotto con produzione di ammonio o di specie chimiche che reagiscono come l ammonio tali differenze restano comunque ben comprese nell ambito dell indeter minazione del metodo ed una rappresentazione grafica rispetto alla retta con pen denza unitaria mostra il buon accordo tra le determinazioni in due diversi range analitici Fig 4 5 G A Tartari amp R Mosello 123 200 Range 0 200 ug NI 150 4 y 0 995 x 2 r 0 9835 ry 100 4 err pendenza 0 024 err intercetta 2 9 50 4 0
157. il campione in quanto non po teva essere analizzato in tempi brevi meno di una settimana pertanto stato neces sario provvedere ad un adeguato pretrattamento al fine di posticipare le analisi fino a quattro sei mesi dopo il campionamento Tale situazione si avuta con le analisi eseguite su campioni provenienti da zone remote come l Antartide o l Himalaya In queste occasioni campioni da un litro di acqua sono stati congelati sul posto oppure frazionati in vari recipienti per poi essere conservati con modalit diverse a seconda delle determinazioni I trattamenti sui campioni frazionati sono stati i seguenti e aggiunta di cloroformio allo 0 2 e conservazione a 4 C per l analisi dei princi pali nutrienti algali fosforo totale azoto totale ammonio nitrati e silice e congelamento per l analisi dell alcalinit con titolazione potenziometrica e congelamento per le analisi di cloruri solfati calcio magnesio sodio e potassio con metodi spettrofotometrici in assorbimento molecolare o atomico e filtrazione a 0 45 um in vial da 1 5 ml di vetro o polipropilene pronti per l intro duzione in autocampionatore e conservati a 4 C nel caso in cui le determina zioni di cloruri solfati nitrati calcio magnesio sodio e potassio vengano ese guite in cromatografia ionica 3 2 OSSIGENO DISCIOLTO Principio del metodo Titolazione volumetrica basata sull ossidazione dell idrossido di manganese II a stati di valenza superiori da pa
158. iminazione dei composti organici che a 220 nm interferirebbero nella determina zione a causa del loro elevato assorbimento Per i dettagli su questo metodo attual mente in uso vedi il paragrafo 3 6 7 mentre la tabella 2 21 riporta i dati sulla preci sione dei metodi fino ad ora descritti Dal 1994 la lettura a 220 nm pu essere ese guita anche in Flow Injection Analysis ma l utilizzo viene limitato alle analisi ese 22 G A Tartari amp R Mosello guite su un elevato numero di campioni provenienti dallo stesso ambiente e non per campioni provenienti da laghi con lunghe serie storiche di dati 2 2 12 FOSFORO REATTIVO AL MOLIBDATO I primi dati attendibili di fosforo reattivo sono del 1956 57 Corbella dati non pubblicati bench siano state eseguite misure anche precedentemente Questi dati sono stati ottenuti con il metodo al molibdato usando cloruro stannoso come ridu cente Dal 1960 all inizio degli anni settanta si continuato ad utilizzare il metodo con riduzione al cloruro stannoso secondo le indicazioni di A P H A 1955 e 1960 Dal 1973 si usato l acido L ascorbico come riducente Strickland amp Parson 1968 La confrontabilit fra i dati prodotti in anni diversi in genere buona in quanto l os servazione continua delle concentrazioni del Lago Maggiore e di altri laghi profondi subalpini ha costituito una sorta di controllo interno di qualit Le caratteristiche della metodica sono esposte in tabella 2 22 Tab
159. impor tance is attached during our routine work We consider here the use of blanks con trol charts evaluation of precision and accuracy procedures to be followed when the substitution of an analytical method is required together with some practical aspects such as the evaluation of the number of significant figures to assign to the results the documentato of the procedures and the results of the analyses Also de scribed are the methods currently in use for checking the internal consistency of the results based on ionic balance control and on the comparison between measured and calculated conductivity As regards external quality controls mention is made of the numerous intercalibrations which the Institute has participated in or orga nised viewing them in the research context which made them necessary Another important opportunity for comparison with other laboratories is offered by the Institute s participation in the certification of water solutions under the aegis of the Bureau Commaunitaire de Referenece of the European Community The conclusions stress the necessity for making quality control procedures an in tegral part of routine analytical work and for taking every opportunity to test and make a critical evaluation of the procedures adopted Analytische Methoden und Qualit tskontrollen im chemischen Labor des Istituto Italiano di Idrobiologia Consiglio Nazionale delle Ricerche ZUSAMMENFASSUNG Das chemische Labor war scho
160. impostazione delle opzioni vengono utilizzati i tasti di spostamento in alto in basso 7 a destra e a sinistra ed il ta sto conferma Y e Impostazioni di Method posizionarsi sul metodo A da editare Method A tenendo premuto 5 il tasto Method si accede alle impostazioni Use Cell 1 Conductivity Autorange Unit selection S cm Printout format ALL Warning beepYES Result beep YES Metodologie analitiche e controlli di qualit 39 Impostazioni di Cal posizionarsi sul metodo A da editare Method A tenendo premuto 5 il tasto Cal si accede alle impostazioni Cell 1 constant enter below valore ottenuto dalla determinazione della costante di cella ad esempio 0 8215 cm Cable resistance 0 Q Cab Capacitance 0 pF Impostazioni di Tref posizionarsi sul metodo A da editare Method A tenendo premuto 5 il tasto Tref si accede alle impostazioni Temp correction enter below temperatura a cui vengono riferite le misure 20 C Temperature coef 2 3 C Impostazioni di Sample posizionarsi sul metodo A da editare Method A tenendo premuto 5 il tasto Sample si accede alle impostazioni Autoread Stability crit 0 5 min Accept time 120 s il tempo entro il quale si vuole eseguire la misura se in questo tempo non si raggiunge la stabilit dello 0 5 min la misura viene ritenuta instabile Pure water correction NO Lo strumento cos impostato fornisce valori di conducibilit corretti per la co stante di
161. in figura 3 16 dove gli anioni vengono rilevati con le colonne AG4 A ed AS4 A in 8 minuti ai seguenti tempi di ritenzione espressi in minuti e decimi di minuto cloruri 1 6 nitrati 3 3 e solfati 6 6 mentre con le colonne AG14 AS14 i tempi di ritenzione sono i seguenti cloruri 3 8 nitrati 6 6 e solfati 8 9 Questi tempi di ritenzione possono variare leggermente in funzione dell invecchiamento della colonna di separazione o del volume morto del sistema analitico Preparazione dei campioni I campioni devono essere preparati negli appositi vial per autocampionatore pre cedentemente lavati con acqua deionizzata per il riempimento utilizzare una siringa in polietilene da 5 ml alla quale viene applicato un filtro a membrana da 0 8 um av vinare almeno due volte la siringa l apparato di filtrazione e il vial con il campione da analizzare Standard di lavoro Come in tutte le determinazioni cromatografiche anche la cromatografia ionica richiede pi calibrazioni giornaliere indispensabile quindi aver sempre pronta una serie di standard rappresentativi dell intervallo di concentrazioni dei campioni ana lizzati a questo scopo si preparano delle soluzioni multielemento per l uso pi cor rente standard da n 0 a n 7 di tabella 3 32 Quando si analizzano campioni aventi rapporti di concentrazione diversi dagli standard multielemento gi pronti o concentrazioni tra loro molto simili buona 94 G A Tartari amp R Mosello norma pre
162. in water Fresenius J Anal Chem 348 439 444 Riehm H E Quellmalz amp M Kraus 1965 Ergebnisse atmosphaerisch chemischer Untersu chungen in Mitteleuropa Zschr biol Aerosol Forsch 12 43 454 Rider B F amp M G Mellon 1946 Colorimetric determination of nitrites Ind Eng Chem Anal Ed 18 96 Rodier J 1971 L analyse chimique et physico chimique de l eau Dunod Paris 700 pp Rodier J 1984 L analyse de l eau Dunod Paris 1365 pp Rowland A P C Woods amp V H Kennedy 1995 Control of errors in anion chromato graphy applied to environmental research J Chromatography A 706 229 239 Ruggiu D amp R Mosello 1984 Nutrient levels and phytoplankton characteristics in the deep southern alpine lakes Verh int Ver Limnol 22 1106 1112 Ruggiu D M Manca P Guilizzoni R Mosello amp R de Bernardi 1988 Studi sullo stato trofico e sulla evoluzione trofica dei laghi Acqua Aria 20 39 51 Ruzicka J amp E H Handersen 1988 Flow Injection Analysis Wiley Interscience New York Sawicki E J D Mulik amp E Wittgenstein 1978 Jon chromatographic analysis of environ mental pollutants Vol 1 Ann Arbor Science Publishers Inc Ann Arbor Michigan 210 pP Saini G amp A Liberti 1980 Chimica analitica UTET Torino 814 pp Schaug J 1988 Quality assurance plan for EMEP EMEP CC Report 1 88 Norwegian In stitute Air Research Lillestrom Norway 31 pp Serrini G M Bi
163. inter laboratory tests ISO Report 5725 1986 E 49 pp LR S A 1976 Solfati In C N R Metodi analitici per le acque Quaderni IRSA 11 12 pp LR S A C N R 1994 Metodi analitici per le acque Istituto Poligrafico e Zecca dello Stato Roma 342 pp 1 S O 5725 1986 Precision of test methods Determination of repeatibility and reproducibi lity for a standard test method by inter laboratory tests UDC 519 248 620 1 48 pp IUPAC 1991 Analysis of wet deposition acid rain determination of the major anionic con stituents by ion chromatography Pure amp Appl Chem 63 907 915 Koroleff F 1970 Direct determination of ammonia in natural waters as indophenol blue In Information on tecniques and methods for sea water analyses I C E S Int Council Ex plor Sea Interlaboratory rep 3 19 22 Kramer K J M 1994 Inorganic contaminant in the water column sampling and sampling strategy In proc Workshop on trends in surface water analysis Lisbon 23 25 Jenuary 1994 Intern J Environ Anal Chem 57 179 188 Kramer J R A W Andren R A Smith A H Johnson R B Alexander amp G Oehlert 1986 Stream and lakes In Acid deposition long term trends National Accademy Press Washington D C 231 299 Linnet N 1970 pH measurements in theory and practice Radiometer A C Copenhagen 188 pp Maldura C 1929 La misura della concentrazione idrogenionica nelle acque Boll Pesca Pisc Idrobiol 5 482 491 Ma
164. io Per l analisi di sodio e potassio sufficiente conservare circa 50 ml di campione tal quale I campioni cos prelevati ed ordinati in cassette vengono conservati in frigori fero a 4 C al buio fino all analisi che si pu effettuare anche dopo un mese dalla data di campionamento Calibrazione Utilizzando soluzioni standard gi pronte per l uso contenenti 1 00 mg per milli litro del catione in esame preparare le soluzioni riportate in tabella 3 37 utilizzando 104 G A Tartari amp R Mosello quattro matracci da 500 ml precedentemente lavati con acido solforico e risciacquati esclusivamente con acqua deionizzata portando poi a volume con acqua ultrapura Nell analisi di sodio e potassio la taratura dello strumento viene eseguita con le soluzioni tal quali mentre per calcio e magnesio sar necessario aggiungere la solu zione di lantanio nel rapporto di 8 ml in 100 ml AI fine di verificare l ottimizzazione delle condizioni strumentali si consiglia di controllare per ogni standard riportato tra parentesi in tabella 3 37 il raggiungi mento di un segnale in assorbanza di circa 0 200 u A Nel corso dell analisi il controllo della calibrazione deve essere eseguito ogni 20 30 campioni ed in tutti i casi in cui vi siano variazioni nelle condizioni di nebulizza zione o nei rapporti della miscela aria acetilene Tab 3 37 Diluizioni delle soluzioni standard monoelemento per assorbimento atomico nella preparazione delle soluz
165. ion of Water and Wastewater Amer Publ Health Ass Washington Environmental Protection Agency 1981 Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems Volume V Manual for precipitation Measurement Systems EPA 600 4 82 042a Rodier J 1984 L analyse de l eau Dunod Paris 1365 pp 3 5 ALCALINITA TOTALE Principio del metodo Titolazione volumetrica acido base dove gli ioni alcalini in grado di accettare protoni presenti nel campione vengono neutralizzati dall aggiunta di titolante acido cloridrico eseguita da una buretta automatica La lettura in continuo del pH permette di dosare le aggiunte di titolante fino ai punti finali di pH 4 5 e pH 4 2 nei campioni con alcalinit superiore a 0 15 meq Il i volumi di acido necessario per raggiungere questi due punti finali sono utilizzati per estrapolare il valore di alcalinit A P H A 1992 Campioni con alcalinit inferiori a 0 15 meq I vengono titolati fino a circa pH 3 5 e l alcalinit ricalcolata per regres sione lineare secondo Gran Gran 1952 Migdley amp Torrance 1978 utilizzando al meno 6 aggiunte di titolante nel range di pH 4 2 3 5 In assenza di alcalinit pH minore di 5 5 viene determinata l acidit forte per titolazione con il metodo di Gran La determinazione dell alcalinit e dell acidit viene qui proposta con il pro gramma di gestione della buretta wA K appositamente studiato per queste determina zioni ed operante in ambiente Microsoft Wi
166. ione durante la misura viene visualizzato il pH del campione il tempo trascorso dal l inizio della misura e la temperatura del campione 36 G A Tartari amp R Mosello quando la misura si stabilizzata entro i valori impostati Stability Crit 3 mpH min per il metodo A 5 per il metodo B sul display compare la scritta STAB assieme ai valori di pH e temperatura ottenuti proseguire con le letture avvinando gli elettrodi con il campione successivo ed eseguendo la lettura su un altra aliquota di campione per terminare le misure o cambiare metodo premere il tasto METHOD Nel caso il campione in misura sia fuori dal range di calibrazione sufficiente premere METHOD per interrompere la lettura cambiare metodo e riprendere le letture con il tasto SAMPLE Analisi di campioni simili Nel caso si analizzino campioni molto simili con piccole variazioni di pH tra un campione e l altro ad esempio campioni provenienti dallo stesso lago al fine di mi gliorare la precisione e la velocit di stabilizzazione degli elettrodi si consiglia di immergere gli elettrodi nel primo campione e di lasciarli condizionare per almeno 30 minuti trascorso questo tempo sostituire il campione e procedere nelle determi nazioni sostituendo i campioni senza risciacquare gli elettrodi con acqua deioniz zata ma avvinando solo con il campione in misura Conservazione degli elettrodi AI termine delle misure sciacquare gli elettrodi con acqua deionizza
167. ione analitica giustificata dalla fondamentale importanza delle concentrazioni di fosforo totale nella problematica dell eutrofizzazione e dai valori di concentrazioni spesso molto prossimi al limite di quantificazione 2 2 14 SILICATI REATTIVI AL MOLIBDATO La determinazione si basa sulla reazione con molibdato di ammonio in ambiente acido per acido cloridrico dal 1975 si aggiunta la riduzione con cloruro di stagno II che ha aumentato la sensibilit della determinazione Dal 1991 questa determi nazione viene eseguita in Flow Injection Analysis mantenendo gli stessi reattivi uti lizzati precedentemente questo passaggio non ha comportato nessuna variazione 24 G A Tartari amp R Mosello sulla qualit dei risultati prodotti come evidenziato nel paragrafo 4 2 6 La bibliogra fia e gli altri dati caratteristici sono riportati nella tabella 2 24 Tab 2 24 Metodologie utilizzate per la determinazione della silice reattiva mg Sil Periodo di Bibliografia Metodo L 0 Q Media D S C V Bibliografia utilizzo metodo riferimento 1947 60 1 Colorimetria al molibdato 2 1960 75 3 Colorimetria al molibdato 0 1 4 1975 80 5 Colorimetria al molibdato e 0 05 0 30 0 041 13 7 6 riduzione con cloruro stannoso 1 60 0 026 1 6 2 06 0 037 1 8 2 86 0 014 0 5 3 86 0 021 0 5 0 41 0 050 12 2 7 0 99 0 021 2 1 3 23 0 023 0 7 1980 91 8 Colorimetria al molibdato e 0 05 0 42 0 03 7 1 9 riduzione con cloruro stan
168. ioni con la fase stazionaria resina a scambio anionico o cationico contenuta nelle colonne di separazione Prima di giungere al rivelatore la conducibilit dell eluente viene soppressa chimicamente e gli ioni analizzati trasformati nei corrispondenti acidi o basi forti rispettivamente nella determinazione di anioni o cationi Il rivela tore comunemente utilizzato per queste analisi quello conduttometrico ed il si stema strumentale pu essere cos sintetizzato pompa per l eluente autocampiona tore per l iniezione del campione colonne a scambio ionico per la separazione degli analiti sistema di soppressione chimica rivelatore conduttometrico software per l acquisizione l elaborazione e l integrazione del segnale e software per la gestione del sistema strumentale Per una descrizione pi approfondita delle tecniche riguardanti l analisi HPLC si rimanda a Yost et al 1990 mentre per la cromatografia ionica si veda Sawicki et al 1978 Mulik amp Sawicki 1979 Fritz et al 1982 e Weiss 1986 Come per le metodiche fino ad ora descritte anche in questo capitolo verranno riportate per ogni metodo le informazioni riguardanti il principio della determina zione il range di utilizzo e la ripetibilit del metodo a diverse concentrazioni otte nuti sulla base delle carte di controllo utilizzate nel laboratorio negli ultimi due tre anni I valori riportati in queste tabelle si riferiscono alle condizioni ottimizzate per l analisi di
169. ioni dell Italia Settentrionale necessita e problemi connessi all installazione di una estesa rete di rileva mento Atti delle Giornate di Studio SEP Pollution 1984 347 366 Tartari G 1987 Deposizioni acide Appunti sulla situazione italiana Inquinamento 29 9 8 15 Tartari G A A Marchetto amp R Mosello 1995 Precision and linearity of inorganic analyses by ion chromatography J Chromatogr A 706 21 29 Tartari G S Valsecchi amp S Cavalli 1993 Limiti di rivelabilita linearita e ripetibilita nella determinazione mediante cromatografia ionica di anioni nelle acque Acqua Aria 8 873 882 Tecator FIAstar Application Short Note ASTN 5 1984 Determination of silica by flow injec tion analysis Tecator 1988 An introduction to the use of Flow Injection Analysis Tecator AB Hoganas Sweden 72 pp Thomsen J K Johnson amp R Petty 1983 Determination of reactive silicate in seawater by flow injection analysis Anal Chem 55 2378 2382 160 G A Tartari amp R Mosello Tonolli V 1954 Relazione del Direttore sull attivit scientifica dell Istituto nell anno 1953 Mem Ist ital Idrobiol 8 9 28 Tonolli V 1956 Relazione del Direttore sull attivit scientifica dell Istituto negli anni 1954 e 1955 Mem Ist ital Idrobiol 9 9 22 Tonolli V 1958 Relazione del Direttore sull attivit scientifica dell Istituto negli anni 1956 e 1957 Mem Ist ital Idrobiol 10 317 329 Tonolli L M Gerl
170. ioni standard di calibrazione multielemento Tra parentesi valore in concentrazione corrispondente ad un segnale di circa 0 2 u A in condizioni analitiche ottimali Matraccio A Matraccio B Matraccio C Matraccio D 500 ml 500 ml 500 ml 500 ml Sodio mg I 0 40 1 00 3 00 6 00 standard Na AAS 200 ul 500 ul 1500 pl 3000 pl Potassio mg 1 0 40 1 00 2 00 4 00 standard K AAS 200 ul 500 ul 1000 pl 2000 pl Calcio mg I 4 00 10 00 30 0 50 0 standard Ca AAS 2000 ul 5000 ul 15 ml 25 ml Magnesio mg I 0 40 2 00 6 00 12 00 standard Mg AAS 200 ul 1000 ul 3000 ul 6 ml Strumentazione utilizzata Spettrofotometro per assorbimento atomico Perkin Elmer modello AAS 460 o 2380 con fiamma aria acetilene Per ulteriori dettagli riguardanti installazione manutenzione ed eliminazione di inconvenienti consultare i manuali dei singoli componenti strumentali ed i manuali di uso e manutenzione della Perkin Elmer Analisi L analisi si esegue mediante spettrofotometria di assorbimento atomico in fiamma aria acetilene seguendo le indicazioni descritte nei manuali Perkin Elmer Analytical Methods for Atomic Absorption Spectrophotometry 1976 e supple menti 1982 relativi all uso della fiamma aria acetilene e degli spettrofotometri Perkin Elmer modello 460 e 2380 Riferimenti bibliografici A P H A A W W A W E F 1992 Standard Methods for the examination of water and wastewater Am Publ Healt Ass Washington Perkin Elmer 1976 Analytica
171. iportata da Ellis et al 1948 e da Maldura 1929 L interesse assunto dalla misura del pH rispetto al fe nomeno dell acidificazione delle acque superficiali ha portato a numerosi lavori di confronto fra le diverse metodologie per esempio Haines 1981 Blakar amp Digernes 1984 Kramer et al 1986 Gran parte di questi lavori evidenziano i limiti delle de terminazioni con indicatori sia per questioni di ordine teorico legato al fatto che l aggiunta di indicatore pu alterare il valore di pH in acque a bassa forza ionica sia di ordine pratico L aspetto legato alla bassa concentrazione ionica non importante nel caso delle acque del Lago Maggiore mentre pu assumere qualche rilevanza per quelle del Lago di Mergozzo La prima metodica utilizzata in Istituto stata la determinazione colorimetrica con indicatori della serie dei nitrofenoli di Michaelis utilizzando un comparatore di Hellige Ferrari 1948 Baldi et al 1953 Successivamente stata usata una titola zione con fenilporpora con comparatore ottico di Loviebond Baldi et al 1953 La determinazione potenziometrica del pH stata adottata a partire dal 1956 in uno stu dio sul Lago Maggiore e sui suoi fiumi tributari dati non pubblicati archivio Isti tuto I dati ottenuti in Istituto per potenziometria e colorimetria sono da considerarsi scarsamente confrontabili per i motivi generali sopra accennati Metodologie analitiche e controlli di qualit 11 Tab 2 6 Metodol
172. isciacquati a mano con acqua deionizzata ultrapura Infine l asciugatura delle bottiglie per i campionamenti e di tutta la vetreria sempre stata eseguita con stufe a circolazione d aria forzata Sistematicamente vengono eseguite verifiche sulla qualit dell acqua deionizzata utilizzata nei laboratori le stesse determinazioni dei bianchi nelle analisi di routine permettono di verificare la qualit dell acqua deionizzata distribuita Con l analisi in cromatografia ionica inoltre possibile determinare tracce dei principali composti inorganici dalle analisi eseguite sull acqua ultrapura si visto che normalmente le concentrazioni di cloruri solfati sodio potassio magnesio azoto nitrico ed ammo niacale sono inferiori a 5 ug I mentre il calcio generalmente inferiore a 20 ug I Un ulteriore aspetto che incide sulla qualit complessiva delle analisi costituito dalle bilance analitiche in quanto la preparazione di alcuni standard di calibrazione avviene per pesata vedi la parte relativa a ciascuna metodica di analisi nel capitolo 3 Le bilance usate a partire dal 1961 sono riportate in tabella 2 3 negli ultimi ven t anni inoltre sempre stato attivo un contratto di assistenza con le ditte produttrici delle bilance che comprende una visita annuale con verifica e taratura Sistematiche revisioni e manutenzioni sono state eseguite anche sulle autoclavi utilizzate per la determinazione del fosforo e dell azoto totale in questo caso p
173. ivit del risultato finale ovvero sulla sua rappresentativit e sul suo valore descrittivo del sistema in esame Gli errori pi comuni riguardano la non rappresen tativit del campionamento e la possibilit di inquinamenti Sulla qualit del dato fi nale incidono inoltre le metodiche di conservazione e di trattamento dei campioni omogeneizzazione dissoluzione filtrazione la struttura del laboratorio il perso nale addetto alle analisi e numerose altre variabili Questi aspetti sono dettagliata mente esaminati da Vijverberg amp Cofino 1987 Garfield 1991 Griepink 1992 A P H A 1992 Kramer 1994 Benoliel 1994 e Quevauviller amp Maier 1994 In accordo con gli scopi generali di questo lavoro finalizzato prevalentemente a documentare l attivit analitica del laboratorio del C N R Istituto Italiano di Idro biologia il presente capitolo si propone di illustrare i controlli di qualit attuati in questo laboratorio e nei limiti del possibile delinearne l evoluzione nel tempo Non rientra pertanto nei nostri scopi una trattazione generale delle procedure di controllo sulla qualit analitica per le quali si rimanda a Garfield 1991 Quevauviller amp Maier 1994 e Calaresu 1994 Tuttavia si ritiene che la maggior parte delle proce dure adottate possano essere di interesse e di utilizzo pi generale con particolare riferimento ai laboratori che si occupano dell analisi di acque interne e di deposi zioni atmosferich
174. izio del metodo di Gran punto di flesso a pH 4 5 su perato questo valore il metodo provvede ad una serie di aggiunte costanti pari al numero di punti specificati 5 20 registrando per ciascuna aggiunta il volume ed il corrispondente valore di pH Il valore di F secondo Gran viene calcolato per ogni aggiunta dall equazione se guente F di Gran volume titolato volume aggiunto x 10 Per regressione lineare tra le aggiunte di titolante eseguite sotto il pH di inizio ed i valori F di Gran si ottiene una retta che interseca l asse del volume Vo al punto di equivalenza Fig 3 4 L alcalinit totale viene quindi calcolata dalla seguente equazione 44 G A Tartari amp R Mosello Vo X N ae x 1000 Alcalinit totale meq 1 volume campione titolato ml Un esempio di determinazione dell alcalinit totale con regressione di Gran viene riportato in tabella 3 4 le condizioni analitiche sono le seguenti Volume del campione titolato 30 ml pH iniziale del campione 7 39 Titolante acido cloridrico 0 0508 N Tab 3 4 Valori di pH misurati sul campione in corrispondenza del volume di acido erogato e valore di F di Gran per il calcolo dell alca linit pH Volume di HCI erogato ml Fi di Gran x 1000 4 07 0 150 2 57 3 94 0 170 3 46 3 85 0 190 4 26 3 78 0 210 5 01 3 72 0 230 5 76 3 67 0 250 6 47 3 62 0 270 7 26 Dai dati analitici riportati in tabella 3 4 per regressione lineare fra il volume di titolante
175. jor element in freshwater Mikrochimica Acta 108 195 204 Quevauviller Ph K Vercoutere D Bousfield amp B Griepink 1992a The certification of the contents mass fractions of Al Ca CI Fe K Mg Mn Na P and S in freshwater Low element content CRM 398 High element content CRM 399 Commission European Communities BCR information Report EUR 14062 EN 64 pp Quevauviller Ph D van Renterghem B Griepink H F R Reijnders amp H van der Jagt 1993 The certification of the contents amount of substance contents of ammonium calcium chloride hydronium magnesium nitrate potassium sodium and sulphate in simulated rainwater Low content CRM 408 high content CRM 409 BCR information report EUR 15024 EN 85 pp Quevauviller Ph M Valc rcel M D Luque de Castro J Cosano amp R Mosello 1996 Cer tified reference materials CRMs 479 and 480 for the quality control of nitrate determi nation in freshwater Analyst 121 83 88 Reed A H R J Henry amp W B Mason 1971 Influence of statistical method used on the resulting estimate of normal range Clinical Chemistry 17 4 275 284 Reijnders H F R P Quevauviller D Van Renterghem B Griepink amp H van der Jagt 1994 Certified reference materials CRM 408 and 409 for quality control of main components Metodoligie analitiche e controlli di qualit 159 ammonium calcium hydronium magnesium nitrate potassium sodium and sulphate in simulated ra
176. kshop Con vention on long range transboundary air pollution Espoo Finland 3 5 October 1988 51 60 Metodoligie analitiche e controlli di qualit 157 Mosello R G Tartari amp G A Tartari 1985 Chemistry of bulk deposition at Pallanza N Italy during the decade 1975 1984 Mem Ist ital Idrobiol 43 311 322 Mosello R B M Wathne amp G Giussani Eds 1992a Limnology on groups of remote lakes ongoing and planned activities Documenta Ist Ital Idrobiol 32 128 pp Mosello R A Marchetto G A Tartari amp L Guzzi 1991b Susceptibility to acidification of Italian lakes with emphasis on Alpine lakes Mem Ist Ital Idrobiol 49 63 78 Mosello R H Muntau G Serrini amp A Marchetto 1995b Intercomparison exercises per formed in the framework of the AL PE 1 research project In Wathne B M amp S Patrick Eds AL PE Acidification of Mountain Lakes Paleolimnology and Ecology Part 1 April 1991 April 1993 Ecosystem Res Rep European Commission Rep EUR 16129 EN 262 272 Mosello R D Ruggiu A Pugnetti amp M Moretti 1991a Observed trends in the trophic conditions and possible recovery of the deep subalpine Lake Como Italy Mem Ist ital Idrobiol 49 79 97 Mosello R R Baudo G Tartari M Camusso G Marengo amp H Muntau 1987 Prime espe rienze di intercalibrazione del Gruppo Informale di Limnologia analisi chimiche Atti VII Congresso A I O L Trieste 11 14 Giugno 1
177. l 2 5 I il campione va portato a secco utilizzando un bagnoma ria a 80 C e deve essere rimosso non appena l acqua evaporata completamente 58 G A Tartari amp R Mosello Il residuo viene ripreso con 1 ml di acido solforico concentrato II lavando le pareti della capsula mediante inclinazione e rotazione dopo circa dieci minuti ag giungere 9 ml di acqua deionizzata lasciare raffreddare e aggiungere 7 ml di sodio idrossido 8 N III Versare in un matraccio tarato da 25 ml e lavare due volte la capsula con 3 ml di sodio idrossido 2 5 N IV versando poi nel matraccio portare a volume con sodio idrossido 2 5 N ed agitare La lettura spettrofotometrica si esegue alla lunghezza d onda di 420 nm azze rando lo strumento con acqua deionizzata AI termine della lettura lavare capsule e matracci con acqua calda e risciacquarli con acqua deionizzata per le capsule consigliabile la conservazione in acido solfo rico concentrato Calibrazione Dopo essiccazione in stufa alla temperatura di 110 C per almeno un ora pesare la quantit indicata di potassio nitrato con qualit analitica eventualmente corretta per il grado di purezza Preparare le soluzioni standard come indicato in tabella 3 12 e prelevarne in doppio 10 ml avendo cura di procedere in ordine crescente dal bianco allo standard con concentrazione maggiore ed avvinando la pipetta ad ogni cambio di concentrazione continuare poi con la determinazione come descritto nel pro
178. l methods for atomic absorption spectroscopy Norwalk Connecticut USA Metodologie analitiche e controlli di qualit 105 Perkin Elmer 1982 Analytical methods for atomic absorption spectroscopy supplement to 1976 edition Norwalk Connecticut U S A 3 9 3 METALLI Principio del metodo La determinazione in assorbimento atomico AAS si basa sulla capacit del l atomo dell elemento in esame di assorbire radiazioni elettromagnetiche con deter minate energie frequenze o lunghezza d onda In AAS la luce emessa da una lam pada a catodo cavo a scarica elettrica della lunghezza d onda specifica per l ele mento analizzato attraversa il sistema di atomizzazione in questo caso il tubo di grafite posto all interno del fornetto di riscaldamento e viene assorbita dagli atomi dell elemento la quantit di luce assorbita proporzionale alla concentrazione L analisi in fornetto di grafite rispetto all analisi in fiamma per questi metalli ed in queste condizioni ha un limite di rivelabilit da 100 a 1000 volte superiore Lunghezze d onda di lettura e campo di utilizzo Alluminio 309 3nm 5 150ugl Rame 324 7nm 2 50ugl Zinco 213 9nm 2 100 ugl Nichel 232 0nm 2 30ugI Cromo 357 9nm 1 10ugl Ferro 248 3 nm 5 300 ug I Manganese 279 5 nm 5 200 ug I Reagenti Acido nitrico al 65 ultrapuro per la determinazione di metalli pesanti Merck Suprapur art 441 Membrane filtranti Nuclepore di diametro 47 mm in policarbonato con poro
179. la formazione del composto colorato re azione che comunque non viene quasi mai condotta fino alla formazione completa e stabile del colorante Su questo sistema analitico si possono trasferire o adattare quasi tutte le determinazioni spettrofotometriche con evidenti vantaggi di automa zione e di velocit nella determinazione Per un approfondimento dei concetti gene rali riguardanti le tecniche FIA si rimanda a Ruzicka amp Handersen 1988 e a Teca tor 1988 Metodologie analitiche e controlli di qualit 73 Come per le metodiche spettrofotometriche anche in questo capitolo per ogni metodo vengono riportate le informazioni riguardanti il principio della determina zione il range di utilizzo e la ripetibilit del metodo a diverse concentrazioni otte nute sulla base delle carte di controllo utilizzate nel laboratorio negli ultimi tre anni I valori riportati in queste tabelle si riferiscono alle condizioni ottimizzate per l ana lisi di routine presso il laboratorio dell Istituto tali metodiche possono essere otti mizzate per altri range di utilizzo a condizione che vengano eseguite le necessarie verifiche analitiche Vengono quindi descritti i reagenti necessari per la determina zione il procedimento analitico e gli standard utilizzati per la preparazione e la veri fica della calibrazione al termine si riportano gli eventuali calcoli necessari ed i ri ferimenti bibliografici da cui sono tratte le metodiche Nelle descrizioni degli as
180. la metodica della silice viene preparato con il chemifold Tipo II Tecator utilizzando i seguenti tubi per il pompaggio del carrier C e dei reattivi R1 e R2 C Nero Nero flusso 1 2 ml min RI Arancio Bianco 2 0 8 ml min R2 Arancio Bianco 0 8 ml min Lo schema del chemifold Tipo II con l indicazione della lunghezza delle spire di reazione in centimetri e del loro diametro interno in millimetri es 60 0 7 ripor tato nella figura 3 9 POMPA LOOP RIVELATORE 0 0 oH o 60 0 7 60 0 7 R1 R2 SCARICO Fig 3 9 Schema del chemifold tipo II utilizzato per l analisi dell ammonio in FIA Come per tutte le altre analisi FIA oltre al circuito idraulico specifico per la va riabile analizzata viene utilizzata una seconda pompa peristaltica per l aspirazione del campione e per il lavaggio con acqua ultrapura del puntale dell autocampiona tore i tubi utilizzati sono i seguenti aspirazione campione Bianco Bianco flusso 2 0 ml min lavaggio autocampionatore Rosso Rosso 2 8 ml min Procedimento Le seguenti note sono indicative delle principali condizioni operative in quanto si presuppone che l utilizzatore conosca gi approfonditamente il sistema strumen tale utilizzato Per ulteriori informazioni vedere quindi gli specifici manuali tecnici ed il manuale del software Super Flow II della Tecator Metodologie analitiche e controlli di qualit 71 Note operative all accensione dello strumento ve
181. li strumenti Una seconda parte del lavoro riguarda le metodiche analitiche attualmente in uso a cominciare dal pretrattamento e conservazione dei campioni Per ciascuna va riabile considerata vengono esaminati il principio del metodo il range di utilizzo e la ripetibilit i reagenti e la strumentazione utilizzata le procedure di calibrazione la precisione e i principali riferimenti bibliografici Le procedure di calibrazione sono inoltre esaminate a livello generale per le diverse metodologie di analisi spet trofotometria ad assorbimento molecolare ed atomico analisi in flusso continuo e in cromatografia ionica L ultimo capitolo dedicato ai controlli di qualit analitica aspetto al quale data molta importanza nell attivit di routine Fra i controlli di qualit interni sono considerati l uso dei bianchi di carte di controllo la valutazione di precisione ed ac curatezza le procedure da seguire nel caso della sostituzione di metodiche analiti che unitamente ad alcuni aspetti pratici quali ad esempio la valutazione del numero di cifre significative da attribuire ai risultati e la documentazione delle procedure e dei risultati delle analisi Sono quindi esaminati i metodi attualmente in uso per il controllo della consistenza interna dei risultati basati sul controllo del bilancio io nico e sul confronto fra conducibilit misurata e calcolata Fra i controlli di qualit esterni sono riportate le numerose intercalibrazioni alle
182. liminazione di inconvenienti consultare i manuali dei singoli componenti strumentali Reagenti Nella determinazione dei silicati quando si fa riferimento ad acqua ultrapura si intende acqua prodotta con processo di ultrapurificazione che comporta l elimina zione anche dei silicati si constatato che questa condizione non si verifica sempre in tutti gli strumenti per la produzione di acqua ultrapura in alcuni casi sono state ri scontrate concentrazioni di silice fino ad 1 mg I nell acqua prodotta Per verificare l effettiva assenza dei silicati si consiglia di preparare reagenti e bianchi con acqua ultrapura che sia stata successivamente distillata al fine di eliminare completamente l eventuale silice poi di analizzare l acqua prodotta dal sistemi di ultrapurificazione La preparazione dei reattivi deve essere eseguita utilizzando solo acqua ultrapura degasata con elio per circa 10 minuti C Carrier acqua ultrapura degasata con elio per circa 10 minuti R1 Reattivo 1 in una bottiglia graduata da 500 ml pesare 27 g di sodio molibdato per analisi ed aggiungere circa 300 ml di acqua ultrapura sciogliere e poi ag 84 R2 R3 G A Tartari amp R Mosello giungere con una pipetta graduata 8 ml di acido solforico concentrato per analisi portare poi al volume finale di 500 ml con acqua ultrapura Reattivo 2 in una seconda bottiglia graduata da 500 ml pesare 35 g di acido ossalico per analisi ed aggiungere circa 300 ml di ac
183. liografici Grasshoff K amp H Johannsen 1972 A new sensitive and direct method for the determination of ammonia in sea water J Cons Perm Int Explor Mer 34 516 521 Fresenius W K E Quentin amp W Schneider Eds 1988 Water Analysis Springer Verlag Berlin 804 pp 3 7 3 AZOTO TOTALE Principio del metodo I composti organici contenenti azoto vengono prima ossidati in autoclave come descritto nel paragrafo 3 6 7 Per la mineralizzazione a nitrato si utilizza una miscela ossidante composta da potassio persolfato acido borico e sodio idrossido che du rante l ossidazione causa nel campione una variazione di pH tra 9 7 e 5 per via dal sistema tampone acido borico sodio idrossido La determinazione dell azoto totale in flusso continuo avviene per acidificazione a circa pH 1 del campione ossidato e lettura diretta del nitrato alla lunghezza d onda di 220 nm Metodologie analitiche e controlli di qualit 79 Nel sistema FIA il campione ossidato viene prelevato nel oop di iniezione ed in serito nel flusso continuo di acqua ultrapura carrier tale flusso generato da pompe peristaltiche che spingono il carrier e l acido cloridrico attraverso le spire di reazione miscelandoli in continuo il rivelatore spettrofotometrico posto alla fine del flusso permette di determinare le dimensioni della banda del nitrato misurata a 220 nm il processo avviene in circa 30 40 secondi Questa determinazione possi bile solo sul campione o
184. lizzoni S Pollesello A Marchetto e A Boggero dell Istituto Italiano di Idrobiologia e G Tartari del CNR Istituto di Ricerca sulle Acque di Brugherio BIBLIOGRAFIA A A V V 1980 Guidelines for data acquisition and data quality evaluation in environmental chemistry Anal Chem 52 2242 2249 Achilli M M Bianchi amp H Muntau 1995 Fogwater intercomparison 1995 Rapporto CISE S p A Environment Division Segrate Italy Ambrosetti W L Barbanti R Mosello amp A Pugnetti 1992 Limnological studies on the deep southern alpine lakes Maggiore Lugano Como Iseo and Garda Mem Ist ital Idrobiol 50 117 146 Ambrosetti W L Barbanti R Mosello A Rolla amp D Ruggiu 1983 Mescolamento carat teristiche chimiche fitoplancton e situazione trofica nei laghi profondi subalpini C N R Collana del Progetto Finalizzato Promozione della qualit dell Ambiente AQ 2 20 151 Pp Analytical Methods Committee 1987 Recommendations for the definition estimation and use of the detection limit Analyst 112 199 204 Analytical Methods Committee 1994 Is my calibration linear Analyst 119 2363 2366 A P H A A W W A 1936 Standard methods for the examination of water Sewage and indu strial wastes Am Publ Healt Ass New York A P H A AW W A FIS I W A 1955 Standard methods for the examination of water Sewage and industrial wastes Am Publ Healt Ass New York 522 pp A P H A A W W A W P C F 1960
185. lk stato introdotto un valore soglia di alcalinit sotto il quale la titolazione prosegue oltre i due punti finali con la regressione secondo Gran eseguita su sei aggiunte Valori di alcalinit totale superiori alla soglia di Gran solitamente 0 15 meq T vengono calcolati solo con il metodo a due punti finali 100 Ht 80 4 ueq r pH 4 2 H 64 peq I 60 4 40 7 pH4 5 H 32 ueq T Vo V1 V2 Vi Vo 2 Vi V2 20 4 punto di flesso 0 4 0 4 Vo Vi V2 ml aggiunti di HCI 0 05 N 0 6 Fig 3 3 Particolare dell andamento della concentrazione idrogenionica in prossimit dei punti finali a pH 4 5 e pH 4 2 con il calcolo per l estrapolazione del punto di flesso della ti tolazione con il metodo a due punti finali Determinazione del punto di equivalenza con il metodo di Gran La titolazione con regressione secondo Gran costituisce il metodo pi preciso per la determinazione dell alcalinit totale ed particolarmente indicata a basse concentrazioni Il metodo prevede di eseguire una serie di aggiunte costanti del titolante acido oltre il punto di flesso pH 4 5 al fine di eseguire una regressione lineare tra il vo lume aggiunto e la funzione F di Gran che direttamente correlata alla concentra zione idrogenionica Nel programma la lettura in continuo del pH contemporanea all aggiunta di tito lante permette di procedere nella titolazione con aggiunte costanti fino a quando non viene superato il pH di in
186. lla luce delle caratteristiche di stabilit idrochimica di alcuni laghi quali ad esempio il Lago Maggiore che imponevano la massima attenzione nelle variazioni di metodica Le tabelle riportano inoltre le stime del limite inferiore di quantificazione LOQ definito come la pi bassa concentrazione di analita che pu essere quantifi cato in maniera affidabile dal metodo vedi paragrafo 4 2 2 Questa valutazione Metodologie analitiche e controlli di qualit 9 stata eseguita a partire dal 1986 secondo la metodologia IUPAC A A V V 1980 Analytical Methods Committee 1987 che lo calcola come LOQ Sc Sb gt Kd x DS dove Sc e Sb sono rispettivamente i segnali misurati per il campione ed il bianco D S la deviazione standard ottenuta sul bianco e Kd una costante arbitraria mente posta uguale o superiore a 10 Per gli anni precedenti al 1986 il valore di LOQ stato stimato pari alla concentrazione del pi basso standard utilizzato per la definizione della retta di taratura Le tabelle contengono informazioni sulla stima sperimentale della ripetibilit valutata eseguendo pi misure 10 30 in giorni diversi su una stessa soluzione standard generalmente costituita da una acqua naturale opportunamente stabiliz zata calcolando quindi la deviazione standard D S attorno alla media dei risultati ed il relativo coefficiente di variazione percentuale C V rispetto alla media molti dati di ripetibilit derivano inolt
187. lle condizioni di lavoro qui indicate si ottengono cromatogrammi come quello riportato in figura 3 17 dove i cationi vengono rilevati in 12 minuti ai seguenti tempi di ritenzione espressi in minuti e decimi di minuto sodio 4 0 ammonio 4 6 potassio 6 0 magnesio 7 2 e calcio 9 0 Questi tempi di ritenzione possono variare leggermente in funzione dell invecchiamento della colonna di separazione o del volume morto del sistema analitico Preparazione dei campioni I campioni devono essere preparati negli appositi vial per autocampionatore pre cedentemente lavati con acqua deionizzata per il riempimento utilizzare una siringa in polietilene da 5 ml alla quale viene applicato un filtro a membrana da 0 8 um av vinare almeno due volte la siringa l apparato di filtrazione e il vial con il campione da analizzare Per quanto riguarda l uso dei vial in vetro bisogna sottolineare che il vetro anche di buona qualit pu rilasciare sodio e potassio in elevate concentra zioni 0 2 0 5 mg 1 pertanto nell analisi dei cationi si consiglia l uso di vial in ma teriale plastico polietilene o polipropilene In ogni caso sempre meglio eseguire delle prove di rilascio con acqua ultrapura per 24 48 ore sui vial utilizzati per que ste determinazioni Standard di lavoro Come tutte le determinazioni cromatografiche anche la cromatografia ionica ri chiede pi calibrazioni giornaliere indispensabile quindi aver sempre pronta una serie di standard r
188. lle curve di taratura In questo paragrafo vengono riassunti i risultati di un lavoro specifico degli autori Tartari et al 1995 nel quale sono stati approfonditi ed ottimizzati i concetti riguardanti la linearit e le modalit di calibra zione in IC nell analisi di anioni e cationi inorganici Altri lavori che trattano questi argomenti sono Midgley amp Parker 1989 Tartari et al 1993 Rowland et al 1995 e Piangerelli et al 1995 mentre per quanto riguarda pi in generale la li nearit delle calibrazioni si rimanda a Dorschel et al 1989 Analytical Methods Committee 1994 e Green 1996 88 G A Tartari amp R Mosello Una caratteristica delle determinazioni in IC eseguite con le metodiche riportate in questo capitolo la notevole stabilit della risposta strumentale per tempi relati vamente lunghi dell ordine di giorni e settimane Questa caratteristica evidenziata dalla figura 3 12 che riporta le variazioni percentuali C V sul segnale in area ot tenuto dall iniezione con lo stesso loop 50 ul per gli anioni e 100 ul per i cationi degli standard di calibrazione preparati ed utilizzati in giorni diversi durante un pe riodo di 4 6 mesi Come si pu vedere i valori di C V sono in genere inferiori al 5 7 per concentrazioni superiori a 1 mg I mentre dispersioni pi elevate si ri scontrano solo per concentrazioni inferiori a 0 1 mg I Si deve tuttavia sottolineare che la variabilit non determinata solo
189. llo 1973 7 Mentasti amp Pellizzetti 1975 8 Migdley amp Torrance 1978 9 A S T M 1984 10 A P H A 1985 11 Weiss 1986 12 Mosello et al 1989d 13 Tartari et al 1995 Nel 1977 si introdotto un nuovo metodo che utilizza il complesso stabile for mato da cloruri e bromuri con il tallio III inibendo la reazione di ossidazione del 4 4 diidrossidifenile a difenochinone Mentasti amp Pellizzetti 1975 Il metodo pre senta il vantaggio di un basso LOQ ma richiedeva una ottima manualit sia nella aggiunta della soluzione di tallio eseguita con autoburetta di precisione sia nella lettura spettrofotometrica da effettuarsi immediatamente dopo l aggiunta Di pi facile esecuzione e di confrontabile precisione risultata la misura ese guita con elettrodo ionoselettivo per cloruri eseguita a partire dal 1982 La preci sione delle misure stata migliorata aggiungendo al campione una soluzione tam Metodologie analitiche e controlli di qualit 17 pone di acetato di ammonio a pH 4 7 e proteggendo dalla luce i recipienti di polieti lene dove veniva eseguita la misura Dal 1984 le misure vengono eseguite in cromatografia ionica l evoluzione delle condizioni analitiche utilizzate riportata in tabella 2 13 Tab 2 13 Colonne di separazione eluenti e sistema di soppressione utilizzati per la determinazione degli anioni in cromatografia ionica colonne e soppressori Dionex Periodo di utilizzo Colonne di sepa
190. ltro nome ad es APRILE95 MDB Il GIORNALE MDB ed i vecchi giornali rinominati restano di sponibili su disco e possono essere richiamati e stampati in ogni momento con il programma wA k o con il programma Microsoft Access Operazioni preliminari In questa descrizione si fa specificatamente riferimento alla strumentazione pre cedentemente descritta Per quanto riguarda le modalit di conservazione e manu tenzione degli elettrodi fare riferimento alla metodica per la determinazione del pH Verificare che gli elettrodi siano correttamente installati sul supporto SAM90 e che il cloruro di potassio dell elettrodo di riferimento non sia impaccato sul setto po roso Portare i campioni da analizzare alla temperatura ambiente 18 24 C qualora si debba tarare il pHmetro utilizzare tamponi conservati a temperatura ambiente Accendere la buretta ABU91 ed il personal computer ed attivare 11 programma wAlk dall ambiente Microsoft Windows Procedimento Di seguito vengono sommariamente descritte le principali fasi della determina zione maggiori chiarimenti relativi alle singole parti del programma ed alle possibili condizioni operative sono approfonditamente descritti nella guida di wA K tasto F1 organizzata per argomenti e contestualmente all operazione in via di svolgimento Prima di procedere con le titolazioni dei campioni lo strumento deve essere ta rato con le soluzioni tampone alla taratura si accede dal men Opzioni La taratura
191. luzioni madre A e B per la preparazione delle soluzioni standard di calibrazione del metodo spettrofotometrico dell azoto ammoniacale Concentrazione Prelievo Volume finale ug NI madre A madre B ml 5 500 ul 200 10 1000 pl 200 20 2000 ul 200 40 2000 ul 100 60 3000 ul 100 100 10 ml 200 200 20 ml 200 400 40 ml 200 600 3000 pl 1000 1000 5000 pl 1000 1400 7ml 1000 Riferimenti bibliografici Grasshoff K amp H Johannsen 1972 A new sensitive and direct method for the determination of ammonia in sea water J Cons Perm Int Explor Mer 34 516 521 Fresenius W K E Quentin amp W Schneider Eds 1988 Water Analysis Springer Verlag Berlin 804 pp 3 6 6 FOSFORO REATTIVO AL MOLIBDATO Principio del metodo La determinazione si basa sulla reazione dell ortofosfato con l ammonio molib dato ed il potassio antimonio tartrato con formazione del complesso antimonio fo sfomolibdico a sua volta ridotto dall acido L ascorbico al colorante blu di molib deno il cui spettro presenta il massimo di assorbanza a 882 nm Range di utilizzo e ripetibilit Tab 3 17 Range di utilizzo LOD LOQ e ripetibilit dell analisi del fosforo reattivo a diverse concentrazioni espresse in ug PT Ripetibilit Cuvetta cm Range di misura LOD LOQ Concentrazione C V 10 4 30 3 7 5 38 12 8 3 20 7 8 30 3 9 8 400 5 10 8 12 4 37 4 9 165 0 8 236 1 0 355 1 1 64 G A Tartari amp R Mosello Reagenti I Miscela di reagenti
192. mento richiedono una correzione in passato si eseguiva la misura della temperatura contemporaneamente alla misura della conducibilit procedendo poi alla correzione applicando un fattore di corre zione superiore ad uno nel caso di temperature inferiori a quella di riferimento ed inferiore ad uno nel caso opposto Un esempio di tavola per la correzione della con ducibilit in funzione della temperatura quello riportato da Rodier 1984 queste tavole di correzione sono state utilizzate in Istituto fino al 1981 data di acquisto di G A Tartari amp R Mosello 135 un conduttimetro con correzione automatica L utilizzo di un fattore comune per tutti i tipi di campioni presuppone che i campioni presentino un rapporto ionico appros simativamente costante in quanto le conducibilit specifiche dei diversi ioni variano in modo diverso con la temperatura Tab 4 4 I conduttimetri costruiti a partire dalla seconda met degli anni settanta hanno la possibilit di correggere automaticamente i valori della conducibilit del campione riportandoli alla temperatura di riferimento Questo avviene applicando una costante che viene moltiplicata per la differenza fra la temperatura del campione e la tempe ratura di riferimento anche in questo caso vale il presupposto della costanza nei rap porti ionici La costante utilizzata nel laboratorio di chimica dell Istituto dal 1982 al 1996 di 2 3 per ogni grado centigrado questo significa ad esempio
193. meq 1 Metodologie analitiche e controlli di qualit 51 Riferimenti bibliografici A P H A A W W A W E F 1992 Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater Method 2320 B Amer Publ Health Ass Washington Galloway J N B J Cosby amp G E Likens 1979 Acid precipitation measurement of pH and acidity Limnol Oceanogr 24 6 1161 1165 Gran G 1952 Determination of the equivalence point in potentiometric titration II Analyst 77 661 671 Migdley D amp K Torrance 1978 Potentiometric water analysis Wiley amp Sons Chichester 409 pp McQuarker N R P D Kluckner amp D K Sandelberg 1983 Chemical analysis of acid preci pitation pH and acidity determinations Environ Sci Technol 17 431 435 Molvaersmyr K amp W Lund 1983 Acid and bases in fresh water interpretation of results from Gran plot Water Res vol 17 N 3 303 307 Serrini G M Bianchi H Geiss A Marchetto L Morselli H Muntau G Serrini Lanza G A Tartari amp R Mosello 1995 Problemi e metodi nella determinazione dell alcalinit Acqua Aria 4 27 36 Marchetto A M Bianchi H Geiss H Muntau G Serrini G Serrini Lanza G A Tartari amp R Mosello 1997 Performances of analytical methods for freshwater analysis assassed through intercomparison exercises I Total alkalinity Mem Ist ital Idrobiol 56 1 13 3 6 ANALISI IN SPETTROFOTOMETRIA DI ASSORBIMENTO MOLECOLARE In questo capit
194. meti che di 0 823743 e 2 458758 con deviazione standard di 0 015 e 0 32 mg I Assu mendo per semplicit che la distribuzione dell errore sia normale assunzione tutt al tro che scontata Reed et al 1971 Prudnikov amp Shapkina 1984 si ha che conside rando una volta la deviazione standard i due valori misurati hanno il 33 di proba bilit di trovarsi tra 0 809 e 0 839 e tra 2 14 e 2 78 mg I naturalmente l intervallo aumenta se si desiderano probabilit pi elevate 66 per 2 D S 99 per 3 D S Considerando una sola volta la deviazione standard pari al 33 di probabilit in accordo con A P H A 1992 nell esempio riportato i risultati andrebbero espressi come 0 82 e 2 5 mg I intendendo con questo che le prime cifre 0 8 e 2 sono esattamente note mentre le seconde hanno un indeterminazione inferiore all unit I valori di concentrazione derivanti dalle equazioni di calibrazione devono quindi essere arrotondati sulla base della precisione del metodo deviazione stan dard che deve pertanto essere periodicamente controllata Questo dato diretta mente fornito dalle carte di controllo ottenute sugli standard interni L intervallo di indeterminazione quando esplicitato si riferisce ad una D S 0 82 0 02 mg I 2 5 0 3 mg I Queste convenzioni impongono cura anche nell uso dello zero successivo alla virgola nel caso della determinazione sopra riportata concentrazioni di 0 900 e 2 025 mg I vanno ovviamente riportate c
195. n immer ein wichtiger Bestandteil der Forschung saktivitaten die vom Istituto Italiano di Idrobiologia seit seiner Gr ndung im Jahre 1938 durchgef hrt worden sind Dieser Band untersucht die Entwicklung der analytischen T tigkeiten die mehr als die letzten 59 Jahre umfassen und geht genauer auf die Methodik und Prozeduren ein die momentan angewendet werden Eines der Ziele ist die Vergleichbarkeit der chemischen Daten zu bewerten die in 150 G A Tartari amp R Mosello verschiedenen Perioden aus bedeutenden Okosystemen den tiefen subalpinen Seen Lago Maggiore und Lago d Orta gesammelt wurden Uber diese Seen laufen derzeit Studien ber die Entwicklung der trophischen Charakteristika von denen unter anderen die chemischen Aspekte von groBer Bedeutung sind AuBerdem laufen Studien ber die chemische Langzeitenwicklung von atmosph rischen Depositionen sowie ber alpine Seen und Wasserl ufe in Bezug auf die Problema tik der Versauerung und der Stickstoff anreicherung Nach einer Einf hrung in der die Forschungsziele und zusammenhinge defi niert werden gem derer die Messungen ausgef hrt werden ist der Band in drei Teile gegliedert Zuerst wird die Entwicklung der analytischen Methodik und der Ausriistung von 1938 bis heute betrachtet die basierend auf Ver ffentlichungen und archivierten Material genau rekonstruiert wird Dabei wird die Pr zision und der Wiederholbar heit jeder einzelnen Methode definiert und der Zeit
196. n inferiore a 3 AAVV 1980 Analytical Methods Committee 1987 Il limite di quantificazione LOQ la pi bassa concentrazione di analita che pu essere quantificata in maniera affidabile dal sistema analitico in appropriate condizioni Definito come LOQ Sc Sb gt Kq x D S dove il coefficiente di proporzionalit Kq non deve essere inferiore a 10 AAVV 1980 Analytical Methods Committee 1987 I valori di Kd e Kq assunti nel labora torio di chimica dell Istituto Italiano di Idrobiologia sono rispettivamente 3 e 10 La determinazione dei limiti di detezione e quantificazione unitamente a quelli di ripetibilit vedi paragrafo 4 2 4 sono indispensabili per una corretta valuta 114 Metodologie analitiche e controlli di qualit zione delle possibilit analitiche di una metodica I valori ottenuti sperimentalmente sono riportati nella descrizione di ciascuna metodologia analitica capitolo 3 e rias sunti nella tabella 4 1 Tab 4 1 Sintesi dei metodi analitici utilizzati con il range di misura LOD LOQ e la ripeti bilit AM Assorbimento Molecolare IC Cromatografia Ionica FIA Analisi in flusso con tinuo Variabile Cuvetta cm Ripetibilit ed unit di misura e o loop ul Range di misura LOD LOQ Concentrazione CV Ossigeno Win mgl 0 50 15 00 0 50 9 3 1 8 Conducibilit uS cm 0 50 1500 14 3 1 4 elettrica 186 1 0 6 Alcalinita Gran meq T 0 000 5 00 0 037 5 6 0 539 0 7 1 924 1 4 Alcalinit
197. na buona qualit analitica dei risultati Questo ed il paragrafo successivo riguardano il controllo e la valutazione dei risultati ottenuti Si tratta quindi di operazioni da eseguire al termine delle analisi miranti ad assicurare che i risultati siano accettabili sulla base delle leggi chimiche e chimico fisiche controllo del bilancio ionico e confronto fra conducibilit calcolata e misurata e sulla base delle esperienze gi acquisite dal laboratorio sul particolare tipo di campioni esami nati confronto con dati precedenti indispensabile che questi controlli avvengano immediatamente a conclusione delle analisi quando il campione ancora in labora torio al fine di consentire la ripetizione delle analisi nel caso i risultati fossero non accettabili o dubbi Sia il controllo del bilancio ionico che il confronto fra conducibilit misurata e calcolata dalle concentrazioni dei soluti si basano sull ipotesi che l analisi abbia con siderato le pi importanti specie ioniche in soluzione Bilancio ionico il confronto fra le concentrazioni di anioni e cationi costituisce il metodo di controllo delle analisi pi comunemente accettato ed utilizzato Si veda per esempio A P H A 1981 e Rodier 1984 per quanto riguarda le acque dolci in generale Miles amp Yost 1982 Bilonick amp Nichols 1983 per le acque di pioggia Unitamente al controllo basato sulle conducibilit il bilancio ionico inoltre utiliz zato per la validazione dei d
198. nali che normalmente si articolano su base annuale o biennale raramente quin quennale Inoltre lo studio dell evoluzione a lungo termine delle caratteristiche chi miche di un sistema permette una valutazione della variabilit interannuale che non pu essere adeguatamente considerata in ricerche a breve termine Tale variabilit particolarmente importante per sistemi che si trovano in uno stato di non equilibrio e la sua stima costituisce una premessa indispensabile per la valutazione della evolu zione del sistema stesso Sulla base di queste motivazioni si sono sviluppate a partire dagli anni cin quanta numerose iniziative di ricerche pluriennali la maggior parte delle quali ri volte ai due maggiori problemi ambientali per i laghi nei paesi pi sviluppati l eu trofizzazione delle acque lacustri e l acidificazione delle deposizioni atmosferiche e delle acque superficiali L Istituto Italiano di Idrobiologia nei suoi oltre cinquanta anni di attivit Armo cida 1988 si occupato estensivamente di entrambi questi campi di indagine con un approccio interdisciplinare nell ambito del quale l idrochimica ha sempre svolto una parte di rilievo In particolare per quanto riguarda questo aspetto fin dai primi anni di attivit accanto agli studi prevalentemente biologici eseguiti sul L Mag giore e su altri laghi subalpini ed alpini stato affrontato il problema del grave in quinamento industriale del Lago d Orta Il primo direttor
199. nazionale ha determinato l af fidamento all Istituto del coordinamento di attivit di studio a livello italiano ed in ternazionale Fra le prime si pu ricordare la rete per lo studio delle caratteristiche chimiche delle deposizioni atmosferiche RIDEP patrocinata dal Servizio Valuta zione Impatto Ambientale del Ministero dell Ambiente Lo studio svoltosi nel quin quennio 1988 92 ha visto la partecipazione di circa quaranta Istituti di ricerca ed Enti di controllo ambientale che hanno raccolto dati da circa 140 stazioni permet tendo per la prima volta la definizione dell entit del fenomeno delle deposizioni an che in Italia Mosello 1993 Mosello amp Marchetto 1995 A livello internazionale si possono ricordare le numerose ricerche svolte nell am bito dei programmi CEE Mosello 1986 Mosello et al 1991b 1992a Marchetto et al 1995a Fra gli scopi di queste indagini alcune delle quali ancora in corso vi l individuazione dei processi determinanti la chimica e la biologia dei laghi alpini soprattutto in relazione all apporto di inquinanti atmosferici Inoltre uno degli obiet tivi la raccolta di una serie di dati ed informazioni che permettano di valutare l evoluzione nel tempo delle caratteristiche chimiche e biologiche di questi laghi re moti in relazione alle variazioni degli apporti inquinanti e del clima Un aspetto di estrema importanza negli studi sulle variazioni chimiche a lungo termine costituito dai cambiamenti
200. nazioni sui campioni Gli aspetti specifici riguardanti la calibrazione degli elettrodi per la misura del pH della conducibilit e dell alcalinit sono riportati rispettivamente nei paragrafi 3 3 3 4 e 3 5 I dettagli riguardanti le modalit di calibrazione per le analisi spet trofotometriche assorbimento molecolare ed atomico in cromatografia ionica e flusso continuo sono descritti rispettivamente nei paragrafi 3 6 3 7 3 8 e 3 9 dettagli sull intervallo di concentrazioni normalmente misurate presso l Istituto sono riportate nelle metodiche relative a ciascuna determinazione Un importante aspetto riguardante le calibrazioni la scelta del tipo di regres sione da utilizzare Spesso si tende a volere linearizzare anche andamenti che in realt non lo sono al fine di semplificare la calibrazione questo approccio poteva essere giustificato in passato quando era complicato eseguire manualmente delle re gressioni non lineari Attualmente con l ampia diffusione del personal computer e di sofisticati software per la gestione della strumentazione analitica risulta molto pi semplice l utilizzo di regressioni quadratiche o di altro tipo La qualit di una regressione lineare viene spesso valutata con il coefficiente di correlazione lineare il cui valore uguale all unit r 1 00000 nel caso di perfetta correlazione ma che generalmente viene accettato con valori maggiori di 0 999 Tuttavia ormai opinione di numerosi autori Dorsc
201. nca M A Calderoni amp R Mosello 1992 Limnological research in Lago Maggiore stu dies on hydrochemistry and plankton Mem Ist ital Idrobiol 50 171 200 Marchetto A R Mosello R Psenner A Barbieri G Bendetta D Tait amp G A Tartari 1994 Evaluation of the level of acidification and the critical loads for Alpine lakes Ambio 23 150 154 Marchetto A R Mosello R Psenner G Bendetta A Boggero D Tait amp G A Tartari 1995a Factors affecting water chemistry of alpine lakes Aquatic Sciences 55 81 89 Marchetto A R Mosello G A Tartari H Muntau M Bianchi H Geiss A Marchetto G Serrini amp G Serrini Lanza 1995b The precision of IC analyses compared with that of other analytical techniques through intercomparison exercises J Chromatogr A 706 13 19 Marchetto A M Bianchi H Geiss H Muntau G Serrini G Serrini Lanza G A Tartari amp R Mosello 1997 Performances of analytical methods for freshwater analysis assassed through intercomparison exercises I Total alkalinity Mem Ist ital Idrobiol 56 1 13 Mentasti E amp E Pellizzetti 1975 Kinetic spectrophotometric determination of chloride and bromide at low concentrations Anal Chim Acta 78 227 230 Menzel D W amp N Corwin 1965 The measurement of total phosphorus in seawater based on the liberation of organically bound fractions by persulfate oxidation Limnol Oceanogr 10 280 282 Meckeret F J
202. nco prima di iniziare un ciclo anali tico lo strumento deve funzionare per 20 30 minuti prima di eseguire una calibra zione di verifica del buon funzionamento Nel caso vi fossero bolle d aria nel circuito idraulico bisogna degasare il carrier ed i reattivi attenzione alle bolle che si possono fermare nella cella a flusso del ri velatore spettrofotometrico verificarne l assenza controllando la stabilit della let tura dopo l azzeramento Le analisi si eseguono in triplo ogni ciclo analitico viene predisposto sul piatto dell autocampionatore ed composto da una calibrazione iniziale con regressione li neare su pi punti 5 7 poi da gruppi di 5 campioni alternati ad uno standard di ri calibrazione a valore centrale rispetto alla retta di calibrazione la lettura di questo standard viene utilizzata per correggere la pendenza della retta minimizzando cos eventuali derive strumentali Standard e campioni che normalmente sono conservati in frigorifero devono essere riscaldati a temperatura ambiente prima dell analisi La retta di taratura le ricalibrazioni ed i valori dei campioni vengono automati camente stampati e registrati su disco alla fine di ogni ciclo analitico il nome del file su cui vengono registrati questi dati viene creato dall operatore e nello spazio di otto caratteri deve contenere la sigla dei campioni e la data del campionamento ad esempio per i fiumi del L Maggiore del 3 gennaio 1995 il nome del file potrebbe ess
203. ndows La determinazione dell alcalinit con il metodo di Gran pu essere eseguita anche manualmente in questo caso la procedura risulter pi lunga e laboriosa in quanto si devono registrare i valori come proposto negli esempi delle tabelle 3 4 e 3 5 successivamente si deve calcolare la regressione lineare ed estrapolare il punto di flesso dal quale si ricava l alcalinit Definizione di alcalinit totale L alcalinit totale la capacit di un acqua di neutralizzare gli acidi corrispon dente alla somma delle basi titolabili da un acido In acque naturali con pH inferiore 42 G A Tartari amp R Mosello a 8 5 l alcalinit totale prevalentemente dovuta al contenuto di bicarbonati mentre a pH superiori essa rappresenta il contenuto di bicarbonati carbonati e ioni idros sido all alcalinit totale possono contribuire anche borati fosfati silicati o altre basi quando presenti nel campione La figura 3 2 riporta gli andamenti di pH concentrazione idrogenionica e deri vata prima ApH Aml relativi alla titolazione di un acqua naturale con acido clori drico 84 derivata prima e r 1150 punto di flesso H 1000 0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 ml aggiunti di HCI 0 05 N Fig 3 2 Andamento del pH e della concentrazione idrogenionica durante la titolazione con acido la derivata prima evidenzia il punto di flesso della titolazione Determinazione del punto di equivalenza con il metodo a due punti finali La let
204. ne di certificazione ha riguardato le concentrazioni di calcio magnesio sodio potassio solfati cloruri e nitrati in campioni sintetici simulanti ac que meteoriche Hanno partecipato alla certificazione 24 laboratori di 10 diversi paesi i campioni sono stati siglati come CRMs 408 e 409 Quevauviller et al 1993 Reijners et al 1994 Sono state infine certificate le concentrazioni dei nitrati in campioni artificiali di acque superficiali CRMs 479 e 480 da parte di 15 laboratori di 9 Paesi europei Quevauviller et al 1996 5 CONCLUSIONI Il laboratorio di chimica del C N R Istituto Italiano di Idrobiologia svolge la sua attivit da 59 anni essendo stato avviato alla fondazione dell Istituto avvenuta nel 1938 Questi anni hanno visto un costante progresso tecnologico in risposta sia alle nuove e crescenti necessit di ricerca sia all evoluzione della strumentazione e delle metodologie analitiche Per quanto riguarda il primo aspetto la problematica pi estesamente affrontata stata quella dell eutrofizzazione in quanto questa la forma pi diffusa di deterioramento della qualit delle acque lacustri italiane All interno di questa problematica la determinazione del fosforo reattivo e dal 1973 del fosforo totale ha costituito l impegno pi significativo sia per le modeste concentrazioni analizzate spesso al limite di quantificazione dei metodi che per le esigenze di pre cisione ed accuratezza La qualit di questi dati
205. ngton USA 183 pp Grasshoff K amp H Johannsen 1972 A new sensitive and direct method for the determination of ammonia in sea water J Cons perm int Explor Mer 34 516 521 Green J M 1996 A practical guide to analytical method validation Anal Chem 68 305A 309A Griepink B 1992 Quality assurance and validation of results In M Stoeppler Ed Hazar dous metals in the environment Elsevier Amsterdam 517 534 Grimaldi E 1980 Water pollution and reclamation priorities in Northern Italy Water Quality Bul 5 70 74 Haines T 1981 Acidic precipitation and its consequences for aquatic ecosystems a review Trans am Fish Soc 110 669 707 Henriksen A 1982 Alkalinity and acid precipitation research Vatten 38 82 85 Henriksen A amp K Balmer 1977 Sampling preservation and storage of water samples for analysis of metals Vatten 1 33 38 Hovind H 1988 Intercalibration 8802 pH k35 HCO3 NO NO Cl SO Ca Mg Na K NIVA Report 0 81014 02 Oslo 40pp Hovind H 1989 Intercalibration 8903 Dissolved organic carbon and aluminium fractions NIVA Rep 86001 Oslo 27pp Hovind H 1990 Intercalibration 9004 pH and alkalinity NIVA Report 86001 Oslo 37 pp Hovind H 1991 Intercalibration 9105 pH k25 HCO3 NO NO Cl SO4 Ca Mg Na K and TOC NIVA Report 86001 Oslo 43 pp Hovind H 1992 Intercalibration 9206 pH conductivity alkalinity nitrate nitrite chloride sulphate
206. noso 1 69 0 05 3 0 2 61 0 03 1 1 4 21 0 04 1 0 4 42 0 08 1 8 1991 96 10 Colorimetria al molibdato e 0 05 1 33 0 05 3 8 riduzione con cloruro stannoso 4 07 0 13 3 2 determinazione in Flow Injection Analysis F LA 1 A P H A 1936 2 Ferrari 1948 3 A P H A 1955 4 Vollenweider 1963 5 A P H A 1971 6 Mosello 1973 7 De Giuli 1979 8 Golterman et al 1978 9 Vaccarone 1983 10 Thomsen et al 1983 2 2 15 METALLI PESANTI Le determinazioni dei metalli pesanti sono cominciate nel 1973 con l acquisi zione della strumentazione in assorbimento atomico con fornetto di grafite Tab 2 2 poche sono le determinazioni con metodi colorimetrici eseguite negli anni pre cedenti Vollenweider 1963 Bonacina 1970 Fino alla fine degli anni settanta l ana lisi dei metalli pesanti ha seguito le specifiche esigenze delle ricerche che hanno toc cato questo argomento Mosello 1973 Baudo et al 1979a 1979b in questo pe riodo le determinazioni sono state eseguite sia su campioni di acque di lago che su matrici biologiche Dal 1984 il laboratorio di idrochimica dell Istituto ha cominciato l analisi siste matica dei metalli pesanti contenuti nelle acque del Lago d Orta Mosello et al 1986 1989a Calderoni et al 1991 1994 e su parte dei campioni provenienti dai laghi alpini Le tabelle 2 25a e 2 25b riassumono le principali determinazioni di metalli pe santi eseguite presso il laboratorio di idrochimica dell Istituto a pa
207. nto e di lettura in concentrazione Determinante stata inoltre l introduzione del personal computer per la gestione dello strumento e l acquisizione dei dati condizione che ha notevol mente facilitato le operazioni di calibrazione su pi punti e la memorizzazione di tutti i parametri operativi in metodi facilmente richiamabili dall operatore Nelle ta belle 2 1 e 2 2 vengono riportate le informazioni relative all evoluzione della stru mentazione utilizzata in spettrofotometria di assorbimento molecolare ed atomico al l interno del laboratorio dell Istituto Tab 2 1 Strumentazione utilizzata per le analisi colorimetriche nell ultravioletto e nel visibile Periodo di Strumento in uso utilizzo 1939 50 Spettrofotometro Coleman 6A 1950 56 Colorimetro Lumetron 1956 70 Spettrofotometro UV Spek 200 1000 nm 1970 77 Spettrofotometro Optica CF4 190 1000 nm 1977 87 Spettrofotometro Beckman 25 190 900 nm 1987 92 Spettrofotometro Perkin Elmer Lambda 1A 190 900 nm 1992 94 Spettrofotometro Perkin Elmer Lambda 2 190 1100 nm con software PECSS 1994 96 Spettrofotometro Perkin Elmer Lambda 2 190 1100 nm con software UV Win Lab Tab 2 2 Strumentazione utilizzata per l analisi spettrofotometrica in assorbimento ato mico Periodo di Strumento in uso utilizzo 1973 77 Spettrofotometro Perkin Elmer modello 403 con fornetto di grafite HGA 72 utilizzato in fiamma e fornetto 1977 80
208. ntrolli di qualit 83 permette di eliminare l interferenza dei fosfati che formano il complesso blu fosfo molibdico Il campione prelevato nel Joop di iniezione viene inserito nel flusso continuo di acqua ultrapura carrier tale flusso generato da pompe peristaltiche che spingono il carrier ed i reattivi attraverso le spire di reazione miscelandoli in continuo Il campione iniettato si sostituisce al carrier miscelandosi ai reattivi che producono la reazione con formazione del colorante il rivelatore spettrofotometrico posto alla fine del flusso permette di determinare le dimensioni della banda del colorante for matosi Il processo avviene in tempi brevi circa 60 80 secondi Range di utilizzo e ripetibilit Tab 3 29 Range di utilizzo LOD e LOQ dell analisi dei silicati FIA a diverse concentrazioni espresse in mg Si I valori ottenuti con Joop di iniezione da 200 pl e rivelatore con passo ottico da 1 cm Ripetibilit Range di misura LOD LOQ Concentrazione C V 0 05 2 00 0 02 0 05 1 39 1 8 0 50 5 00 0 40 1 42 24 3 88 1 7 2 00 8 00 1 50 3 97 1 9 Strumentazione utilizzata Sistema per Flow Injection Analysis Tecator FIAstar 5010 composto da analiz zatore Tecator 5010 rivelatore spettrofotometrico Thermo Separation Products UV2000 e autocampionatore Tecator 5017 questo sistema gestito da personal computer tramite software Tecator Super Flow EX Per ulteriori dettagli riguardanti installazione manutenzione ed e
209. o come indicato in tabella 3 21 Prelevare in doppio 50 ml di soluzione standard in beute lavate di fresco avendo cura di procedere in ordine dal bianco allo standard con concentrazione maggiore avvinando la pipetta ad ogni cambio di concentrazione aggiungere ad ogni beuta 7 ml di miscela di riferimento costituita da 50 4 g di KHSO 30 g di H3BO e 14 g di NaOH portati al volume di un litro con acqua deionizzata Le soluzioni standard cos trattate rappresentano il campione al termine della os sidazione in autoclave ipotizzando che il processo di ossidazione abbia una resa del 100 per tutti i composti organici contenenti azoto e fosforo presenti nel campione con completa minaralizzazione a nitrato e fosfato La procedura di calibrazione continua poi con le singole determinazioni di azoto e fosforo totali come descritto nel procedimento Soluzioni madre per il fosforo A 0 87874 g KH PO in 1000 ml 200 ug P mi B 10mldi Ain 1000 ml 2 ug Pm Soluzione madre per l azoto C 0 61286gNaNO in1000ml 0 10 mgN mr Si riportano come esempio le equazioni delle regressioni lineari ed i coefficienti di correlazione lineare r relativi a due diversi range di lavoro di fosforo ed azoto totale Range 4 30 ug P I utilizzati i primi 5 standard riportati in tabella 3 21 Cuvetta con passo ottico di 10 cm ug PI 159 69 u A 0 043 r 0 99996 Range 4 400 ug PI utilizzati i 9 standard riportati in tabella 3 21 Cuvetta con pa
210. o dell analisi di ogni gruppo di campioni seguita dalla lettura di uno stan dard di controllo ogni 5 7 campioni analizzati Questo standard di verifica ha lo scopo di correggere la pendenza della retta di calibrazione adeguandola alle even tuali oscillazioni normalmente del 2 5 che possono intervenire nel corso del l analisi del gruppo di campioni Un esempio di retta di calibrazione per la determi nazione dei silicati con il metodo descritto nel paragrafo 3 7 4 viene riportato in fi gura 3 8 Dai valori del segnale in Volt della tabella 3 24 si ottiene la seguente retta di regressione mg Sil 6 176 Volt 0 034 con coefficiente di correlazione lineare r 0 99996 La qualit della retta viene evidenziata dal coefficiente di correlazione lineare r il cui valore tende all unit quando si ha una perfetta correlazione Una ulteriore verifica della qualit della regressione pu essere eseguita ricalcolando dalla retta il valore di concentrazione degli standard partendo dalle assorbanze misurate come si 74 G A Tartari amp R Mosello pu vedere in tabella 3 24 Le differenze fra concentrazione dello standard e con centrazione calcolata non superano mai il valore di 0 02 mg Sil Un controllo ancora pi accurato sulla regressione lineare pu essere effettuato calcolando per ogni standard il fattore di risposta RF per unit di concentrazione Green 1996 Dorschel et al 1989 RF segnale in Volt concentrazion
211. o della buretta permette l eliminazione di eventuali bolle d aria formatesi nel pistone o nei tubi di erogazione del titolante 48 G A Tartari amp R Mosello La sessione di titolazione consiste in una serie di determinazioni consecutive su un gruppo di campioni condotte dallo stesso operatore nella stessa data con il mede simo titolante e con gli stessi parametri di calibrazione degli elettrodi All interno della sessione di titolazione per ogni campione analizzato si potr scegliere il me todo da utilizzare due punti finali Gran o aggiunte costanti il volume di campione titolato prelevato con una pipetta o per pesata ed altri parametri caratteristici del metodo utilizzato primo volume aggiunto numero di punti per il metodo di Gran ecc Le titolazioni con i metodi a due punti finali e di Gran vengono condotte se condo i principi teorici precedentemente descritti mentre la titolazione ad aggiunte costanti non un metodo per la determinazione dell alcalinit ma ha lo scopo di produrre una curva di titolazione con punti equidistanti al fine di trasferire i dati ad un foglio elettronico del tipo Microsoft Excel per successive elaborazioni matemati che e per lo studio in dettaglio del processo di titolazione Tutti i risultati delle titolazioni vengono automaticamente archiviati su disco in coda ad un file chiamato GIORNALE MDB l utilizzatore ha poi la possibilit di creare un nuovo giornale archiviando quello precedente con un a
212. o le bu rette utilizzate per la titolazione sino al 1986 sono state utilizzate burette in vetro da 10 ml sostituite nello stesso anno con burette a pistone di tipo meccanico con lettura digitale Le caratteristiche tecniche di queste burette sono riportate in tabella 2 5 10 G A Tartari amp R Mosello Tab 2 4 Metodologie utilizzate per la determinazione dell ossigeno disciolto mg T Periodo di Bibliografia Metodo L 0 Q Media D S C V Bibliografia utilizzo metodo riferimento 1947 60 1 Titolazione secondo 0 5 2 Winkler 1960 75 3 Titolazione secondo 0 5 4 Winkler 1975 96 5 Titolazione secondo 0 5 9 3 0 17 1 8 Winkler 1 Ellis et al 1948 2 Ferrari 1948 3 A P H A 1955 4 Vollenweider 1962 5 Golterman 1969 Tab 2 5 Caratteristiche delle burette utilizzate per la determinazione dell ossigeno disciolto Periodo di Tipo di buretta Capacit Risoluzione Ripetibilit Accuratezza utilizzo ml ml 3 ml 10 ml 1960 86 Buretta graduata classe A in vetro 10 0 02 0 2 0 1 1986 90 Buretta a pistone Brand a lettura 25 0 01 0 7 0 3 0 3 digitale 1991 96 Buretta a pistone Schott Gerate T 10 0 01 0 05 0 02 0 1 80 a lettura digitale 2 2 2 MISURA DEL PH La variazione pi significativa intervenuta nelle misure del pH riguardano il pas saggio dalle determinazioni colorimetriche a quelle potenziometriche Tab 2 6 Una descrizione delle metodologie di misura con indicatori r
213. o strumento il confronto fra le prestazioni di due metodologie analitiche I campioni certificati possono inoltre es sere utilizzati per la calibrazione di standard secondari quali ad esempio soluzioni o campioni naturali opportunamente stabilizzati da usarsi per pi mesi nel laboratorio per le analisi di routine L intero processo di certificazione che si svolge in genere nell arco di due o tre anni costituisce un importante esperienza di lavoro per i laboratori ed il personale che vi partecipa Esso permette infatti il confronto fra metodologie estremamente di versificate per la misura di uno stesso analita ed il confronto con le procedure usate in altri laboratori permettendo un esame critico di quanto svolto nel proprio labora torio L Istituto Italiano di Idrobiologia ha partecipato alla certificazione di tre mate riali costituiti da soluzioni acquose Il primo anni 1989 90 ha riguardato la certifi cazione di calcio magnesio sodio potassio solfati cloruri fosforo reattivo e totale alluminio ferro e manganese in una soluzione acquosa stabilizzata grazie al valore acido di pH circa 1 Hanno preso parte all esercizio 14 laboratori di otto paesi eu ropei I due campioni a diverso ordine di concentrazione sono stati certificati con le sigle CRMs 398 e 399 il relativo rapporto tecnico stato redatto da Quevauviller et al 1992a una successiva presentazione stata fatta da Quevauviller et al 1992b Una seconda azio
214. odo utilizzando i tasti di spostamento a destra e a sinistra 4 premere il tasto CAL lavare accuratamente gli elettrodi con acqua deionizzata avvinare una volta gli elettrodi con il tampone a pH maggiore e successivamente immergerli in un altra aliquota di tampone Dip Electrode in Buffer 1 per circa 3 cm attendere almeno 1 minuto prima di dare inizio alla lettura premendo il tasto di conferma Y a lettura avvenuta vengono visualizzati sul display il valore di pH e temperatura determinati ed agendo sui tasti 4 viene impostato il pH del tampone alla tem Metodologie analitiche e controlli di qualit 35 peratura di misura vedi tabella correzione per la temperatura sull etichetta della bottiglia lavare accuratamente gli elettrodi con acqua deionizzata avvinarli con il secondo tampone a pH inferiore ed immergerli in un altra aliquota di tampone Dip Elec trode in Buffer 2 per circa 3 cm attendere almeno 1 minuto prima di dare inizio alla lettura premendo il tasto di conferma Y a lettura avvenuta vengono visualizzati sul display il valore di pH e temperatura determinati ed agendo sui tasti 4 viene impostato il pH del tampone alla tem peratura di misura premere il tasto conferma Y per continuare a fine calibrazione vengono visualizzati i risultati di ZeropH e Sens i cui va lori sono solitamente compresi rispettivamente tra 6 9 7 1 e 95 105 pre mendo il tasto METHOD si ritorna al men principale
215. oft Visual Basic 3 in ambiente Windows prodotto specificatamente dai tecnici dell Istituto Italiano di Idrobiologia 14 G A Tartari amp R Mosello 2 2 5 SOLFATI La prima metodologia per la determinazione dei solfati nel laboratorio chimico dell Istituto Tab 2 10 stata messa a punto da Vollenweider 1962 che modifi cava quella proposta da Meckeret 1955 L analisi prevedeva il passaggio del cam pione attraverso una resina cationica e la successiva misura della conducibilit del l eluato contenente prevalentemente acidi solforico nitrico e cloridrico Il valore di conducibilit veniva quindi corretto per il contributo dovuto agli ioni idrogeno clo ruro e nitrato e sulla base della conducibilit equivalente di questi ioni opportuna mente corretta per la temperatura La concentrazione di solfato veniva quindi calco lata con un normogramma dal valore di conducibilit corretto e della sua conducibi lit equivalente Il metodo risultava piuttosto complesso anche se la precisione era indubbiamente pi elevata di quello dei metodi turbidimetrico e gravimetrico per il campo di concentrazione riscontrato nelle acque superficiali Tab 2 10 Metodologie utilizzate per la determinazione dei solfati mg I Periodo di Bibliografia Metodo L 0 Q Media D S C V Bibliografia utilizzo metodo riferimento 1960 77 1 Titolazione conduttometrica 5 3 0 1 1977 83 2 Turbidimetrico 5 2 35 0 12 5 1 8 06 0 13 1 6 40 3 0
216. ogie utilizzate per la determinazione del pH Periodo di Bibliografia Metodo Strumento Stima Bibliografia utilizzo metodo precisione riferimento 1939 48 1 2 Colorimetria con indicatori a serie Comparatore ottico di 3 dei nitrofenoli e di Michaelis Hellige 1949 50 1 Titolazione con indicatore Comparatore ottico 4 fenolporpora Loviebond 1957 60 5 Potenziometria pHmetro Beckman 0 2 u 6 1961 67 5 Potenziometria pHmetro PHM 24 0 05 u 6 Radiometer 1961 73 5 Potenziometria TTT Ic Radiometer 7 1973 79 8 Potenziometria PHM 61 e PHM 29 9 Radiometer 1973 81 8 Potenziometria TTT 2b Radiometer 1981 95 10 Potenziometria PHM 84 Radiometer 0 02 1995 96 11 Potenziometria PHM 93 Radiometer 0 02 1 Maldura 1929 2 Ellis et al 1948 3 Ferrari 1948 4 Baldi et al 1953 5 A P H A 1955 6 Vollenweider 1963 7 Bonomi amp Gerletti 1967 8 A P H A 1971 9 Mosello 1973 10 A P H A 1976 11 A P H A 1992 2 2 3 CONDUCIBILIT ELETTRICA Le prime misure di conducibilit eseguite sistematicamente in Istituto hanno ri guardato le acque del Lago Maggiore e sono state eseguite nel 1956 da Corbella dati non pubblicati archivio Istituto Tab 2 7 Tale misura non figura infatti nelle ricerche idrochimiche svolte nel 1953 54 da Corbella et al 1956 Dal 1960 le misure di conducibilit vengono estese agli altri laghi subalpini Vollenweider 1965 e svolte con regolarit sul Lago d Orta
217. olo vengono trattate alcune determinazioni spettrofotometriche in assorbimento molecolare nella zona di lunghezze d onda del visibile 380 750 nm dell ultravioletto 200 380 nm e del vicino infrarosso 750 900 nm Queste deter minazioni si basano sulle reazioni che intervengono fra l analita ed i reattivi progres sivamente aggiunti che portano alla formazione di composti che assorbono energia luminosa in quantit proporzionale alla concentrazione dell analita il composto for matosi deve essere stabile per un periodo sufficientemente lungo 1 3 ore per per mettere la determinazione spettrofotometrica Il processo analitico si pu cos sintetizzare prelievo del campione aggiunta del primo reattivo eventuale attesa per la reazione aggiunta di eventuali altri reattivi attesa fino a formazione completa e stabile del composto assorbente lettura spettro fotometrica del valore di assorbanza a lunghezza d onda fissa e calcolo della con centrazione utilizzando una retta di calibrazione Le analisi in assorbimento molecolare di seguito descritte sono quelle risultate pi adatte all uso in campo limnologico sulla base dell esperienza acquisita e sono attualmente in uso presso il laboratorio di idrochimica del C N R Istituto Italiano di Idrobiologia Ogni metodo viene introdotto con una breve descrizione sul principio della de terminazione in forma tabellare viene poi riportato il passo ottico delle cuvette uti lizzate il range comunement
218. olto mg1 x 1000 mg 1000 x 50 da cui Ossigeno disciolto mg 1 V x 1 6 Riferimenti bibliografici Golterman H L R S Clymo amp M A M Ohnstand 1978 Methods for physical and chemical analysis of fresh waters I B P Handbook No 8 Blackwell Oxford 213 pp Winkler L W 1888 The determination of dissolved oxygen in water Berlin Deut Chem Ges 21 2843 3 3 MISURA DEL PH Principio del metodo Metodo elettrochimico con elettrodo a vetro l attivit a dello ione idrogeno pH log aH viene determinata misurando la differenza di potenziale tra l elet trodo di misura elettrodo a vetro e l elettrodo di riferimento elettrodo a calome lano saturo immersi nella cella di misura contenente il campione la forza elettro motrice che si genera tra gli elettrodi descritta dall equazione di Nernst e corri sponde a 58 mV per unit di pH a 20 C Strumentazione Il pHmetro un potenziometro al quale vengono collegati gli elettrodi di misura ed il sensore della temperatura I pHmetri descritti in questo paragrafo sono stru 32 G A Tartari amp R Mosello menti in grado di visualizzare variazioni di 0 001 unit di pH e corrispondono a po tenziometri in grado di apprezzare differenze di potenziale di 0 1 mV Normalmente queste sensibilit non sono necessarie per le misure di routine dove pi che suffi ciente determinare il pH al centesimo 0 01 u pH corrispondenti a potenziometri con sensi
219. ome 0 90 e 2 0 mg T intendendo che lo zero finale abbia un indeterminazione associata di 1 D S 4 2 6 VARIAZIONI DI METODOLOGIE ANALITICHE La variazione di un metodo di analisi costituisce un evento importante per un la boratorio l importanza anche maggiore se le attivit del laboratorio comprendono studi a lungo termine sull evoluzione di ambienti naturali come nel caso del labora torio del C N R Istituto Italiano di Idrobiologia La variazione della metodologia G A Tartari amp R Mosello 121 analitica richiede particolari precauzioni e l adozione di controlli specifici al fine di assicurare la continuit e confrontabilit dei risultati Un aspetto importante costituito dalla valutazione della necessit e dell oppor tunit di cambiare la metodologia analitica Queste decisioni sono in genere determi nate dalla provata inaffidabilit della vecchia metodologia o dallo sviluppo di tecni che strumentali nuove come ad esempio avvenuto per la cromatografia ionica che ha sostituito le determinazioni spettrofotometriche di alcuni anioni e cationi e per l analisi in flusso continuo nella determinazione della silice reattiva Dopo l adozione della nuova metodica si consiglia che per un periodo di tempo prolungato le misure vengano eseguite in parallelo anche con la vecchia metodolo gia il controllo deve riguardare tutte le tipologie di campioni esaminati compren dendo cos l intero campo di concentrazioni considerate
220. on necticut USA Perkin Elmer 1976 Analytical methods for atomic absorption spectroscopy Norwalk Con necticut USA Perkin Elmer 1980 Analytical Methods for furnace atomic absorption spectroscopy Norwalk Connecticut USA Perkin Elmer 1982 Analytical methods for atomic absorption spectroscopy supplement to 1976 edition Norwalk Connecticut U S A Picotti M 1963 La composizione chimica delle precipitazioni atmosferiche di alcune sta zioni italiane Atti XIII Convegno Ass Geof ital Roma 21 23 Novembre 69 80 Pirocchi L 1947 Struttura e vicende delle biocenosi mesoplanctoniche del Lago Maggiore Mem Ist ital Idrobiol 3 57 119 Piangerelli V F Nerini S Cavalli C Reschiotto amp R Draisci 1995 Determinazione ra pida IC di cationi del I e II gruppo Laboratorio 2000 9 3 34 40 Proctor G M amp D W Hood 1954 Determination of inorganic phosphate in the sea water by an iso butanol extraction procedure J Mar Res 13 122 132 Prudnikov E D amp Y S Shapkina 1984 Random errors in analytical methods Analyst 109 305 307 Quevauviller Ph amp E A Maier 1994 Trends in surface water analysis Conclusions of the Workshop In proc Workshop on trends in surface water analysis Lisbon 23 25 January 1994 Intern J Environ Anal Chem 57 255 262 Quevauviller Ph K Vercoutere amp B Griepink 1992b Certified Reference Materials CRMs 398 and 399 for the Quality Control of ma
221. on il metodo spettrofotometrico e visualizzazione del fattore di risposta RF per unit di concentrazione cuvetta da 4 cm Tab 3 8 Valori di assorbanza u A relativi agli standard utilizzati per la calibrazione del fosforo totale in anni diversi con cuvetta da 4 cm di passo ottico Statistica con media de viazione standard D S e coefficiente di variazione percentuale C V Standard di Statistica calibrazione 1985 1987 1989 1990 1991 1992 1993 1995 Media D S C V ug PI 4 0 012 0 010 0 011 0 008 0 010 0 010 0 010 0 010 0 010 0 001 11 1 8 0 024 0 017 0 020 0 019 0 017 0 020 0 020 0 020 0 020 0 002 11 2 16 0 041 0 037 0 039 0 039 0 035 0 031 0 031 0 031 0 036 0 004 11 6 30 0 077 0 069 0 073 0 073 0 067 0 076 0 076 0 075 0 073 0 004 4 9 60 0 152 0 146 0 146 0 146 0 139 0 150 0 151 0 149 0 147 0 004 2 8 100 0 241 0 243 0 241 0 243 0 235 0 251 0 253 0 252 0 245 0 006 2 6 200 0 484 0 485 0 488 0 489 0 476 0 498 0 504 0 502 0 491 0 010 2 0 400 0 950 0 955 0 958 0 965 0 950 1 002 1 006 1 013 0 975 0 027 2 8 Un ulteriore verifica della stabilit delle calibrazioni pu essere effettuata con frontando i valori di pendenza ed intercetta ottenuti dalle calibrazioni eseguite nel corso degli anni con lo stesso metodo e nello stesso range di concentrazioni la ta bella 3 9 riporta l esempio del fosforo totale con le rette eseguite nel periodo 1985 1995 56 G A Tartari amp R Mosello Tab 3 9 Valori di pendenza ed intercetta ottenut
222. one a 120 C per 30 minuti Estrarre i campioni quando la temperatura dell autoclave scesa sotto i 60 C proseguire con le analisi solo quando i campioni si sono raffreddati alla temperatura ambiente Determinazione dell azoto totale Dopo l ossidazione in autoclave i campioni vanno acidificati con 0 85 ml di acido solforico 98 II ed agitati la lettura spettrofotometrica si esegue alla lun ghezza d onda di 220 nm in cuvette di quarzo da 1 0 2 cm l azzeramento dello stru mento si esegue con 57 ml di acqua ultrapura acidificata con 0 85 ml di acido solfo rico 98 allo 0 0005 di N 68 G A Tartari amp R Mosello Attenzione accendere lo spettrofotometro e la lampada per l ultravioletto almeno 15 minuti prima della lettura Determinazione del fosforo totale Ai campioni ossidati in autoclave e raffreddati alla temperatura ambiente di 20 25 C si aggiungono 1 5 ml di soluzione riducente IV si agita e dopo circa 2 minuti si aggiungono 1 5 ml di miscela di reagenti III e si agita nuovamente dopo 15 minuti ed entro 1 ora si esegue la lettura spettrofotometrica alla lunghezza d on da di 882 nm azzerando lo strumento con acqua deionizzata Calibrazione Dopo essiccazione in stufa alla temperatura di 110 C per almeno un ora pesare la quantit indicata di sale con qualit analitica eventualmente corretta per il grado di purezza Preparare le soluzioni standard contenenti entrambi i composti di azoto e fosforo procedend
223. ontro il valore assoluto di concentrazione per verificare se esista una relazione fra 124 Metodologie analitiche e controlli di qualit le due variabili Fig 4 7 e 4 8 Questo approccio permette di evidenziare meglio i valori che maggiormente si scostano da zero ovvero dall uguaglianza dei risultati ottenuti con i due metodi Si deve tuttavia sottolineare che parte della dispersione dei risultati determinata da errori casuali che probabilmente sono quelli che de terminano gli scostamenti pi ampi Per quanto riguarda la maggior parte dei risul tati le differenze sono inferiori a 0 1 mg I per concentrazioni inferiori a 1 mg I aumentando sino a risultare comprese nell intervallo 0 2 0 4 mg I per campioni con concentrazioni superiori a 3 mg I Fig 4 7 Gli stessi valori espressi in per centuale sul valore di concentrazione Fig 4 8 evidenziano naturalmente le disper sioni pi accentuate sino a 60 per le concentrazioni pi basse inferiori a 0 5 mg I per stabilizzarsi nell intervallo 8 per le concentrazioni superiori 1 0 Range 0 1 mg Na I 0 8 7 y 0 936x 0 01 r 0 9683 0 6 4 err pendenza 0 025 g err intercetta 0 01 0 4 e 0 2 0 0 A A S Range 1 10 mg Na I y 1 050x 0 082 r 0 9815 err pendenza 0 012 9 err intercetta 0 05 A A S Fig 4 6 Confronto fra la determinazione del sodio con il metodo in assorbimento atomico ed il metodo in cromatografia ionica G A Tartari amp R
224. ontrolli di qualit 61 Calcoli Ai valori di assorbanza ottenuti dalla lettura viene sottratta la media dei tre bian chi solitamente compresa tra 0 002 e 0 008 u A e trasformati in concentrazione mediante la retta di taratura Esprimere la concentrazione in ug N I arrotondando all unit Riferimenti bibliografici A P H A A W W A W P C F 1981 Standard methods for the examination of water and wastewater Method 419 Am Publ Healt Ass Washington 1134 pp 3 6 5 AMMONIO Principio del metodo In presenza del catalizzatore sodio nitroprussiato lo ione ammonio reagisce con il gruppo fenolico presente nel sodio salicilato l azione ossidante del sodio dicloro isocianurato porta alla formazione del composto blu indofenolo il cui spettro pre senta un massimo di assorbanza alla lunghezza d onda di 690 nm Range di utilizzo e ripetibilit Tab 3 15 Range di utilizzo LOD LOQ e ripetibilit dell analisi dell ammonio con il metodo spettrofotometrico a diverse concentrazioni espresse in ug N I Ripetibilit Cuvetta cm Range di misura LOD LOQ Concentrazione C V 4 5 200 5 20 46 8 2 177 2 1 1 100 1500 100 320 3 4 475 2 0 940 24 1055 1 5 Reagenti I 200 g di sodio citrato tribasico biidrato e 20 g di sodio idrossido in gocce ven gono sciolti in 1000 ml di acqua deionizzata ultrapura Questo reattivo stabile per sei mesi II 0 5 g di sodio nitroprussiato e 42 5 g di sodio salicilato Merck n 6601 vengono s
225. ophic evolution of Lago di Lugano in rela tion to nutrient budget Aquatic Sciences 54 219 237 Baudo R G Galanti P Guilizzoni amp P G Varini 1979a Determinazione dei metalli pe santi in tessuti vegetali Metodologia analitica Mem Ist ital Idrobiol 37 111 119 Baudo R G Galanti P Guilizzoni amp P G Varini 1979b Relationships between heavy me tals and aquatic organisms in Lake Mezzola hydrographic system Northern Italy I Hydrochemistry Mem Ist ital Idrobiol 37 163 185 Benoliel M J 1994 Sample storage for inorganic compounds in surface waters a review In proc Workshop on trends in surface water analysis Lisbon 23 25 Jenuary 1994 Intern J Environ Anal Chem 57 197 206 Bilonick A R amp D G Nichols 1983 Temporal variations in acid precipitation over New York State What the 1965 1979 U S G S data reveal Atmosph Environ 17 1063 1072 Blakar J A amp J Digernes 1984 Evaluation of acidification based on former colorimetric determination of pH the effect of indicators on pH in poorly buffered water Verh int Ver Limnol 22 679 685 Bonacina C 1970 Il Lago d Orta ulteriore evoluzione della situazione chimica e della struttura della biocenosi planctonica Mem Ist ital Idrobiol 26 141 204 Bonomi G 1968 Le acque lacustri dell Italia settentrionale la situazione attuale dei grandi laghi prealpini In JJ problema delle acque in Italia Part II FAST Milano 5
226. orazione dei risultati Dal marzo 1985 al marzo 1987 l Istituto Italiano di Idrobiologia in collabora zione con l Istituto dell Ambiente del Centro Comune di Ricerche di Ispra e con l Istituto di Ricerca sulle Acque del C N R di Brugherio si fatto promotore di uno studio collaborativo al quale hanno partecipato circa 20 laboratori dando vita ad un Gruppo Informale di Limnologia La collaborazione si articolata in due aspetti di fondamentale importanza nella pratica limnologica le analisi idrochimiche e gli studi sul fitoplancton Mosello et al 1987 1989b Le sei intercalibrazioni organiz zate in quest ambito hanno riguardato sia i principali soluti che i nutrienti algali le discussioni dei dati che seguivano ciascuna intercalibrazione hanno costituito un im portante momento di verifica e di collegamento fra i ricercatori operanti in campo limnologico Anche nell attivit di ricerca sull acidificazione dei laghi alpini le intercalibra zioni sono state ampiamente utilizzate per assicurare qualit e confrontabilit dei ri sultati Un primo progetto svolto nell ambito della Comunit Europea nel periodo 1988 91 ha visto impegnati oltre all Istituto il Laboratorio Studi Ambientali del Di partimento Ambiente e Territorio del Cantone Ticino l Istituto di Zoologia e Lim nologia dell Universit di Innsbruck ed il Laboratorio Biologico della Provincia di Bolzano Mosello et al 1993d Negli anni successivi l Istituto ha partecipato
227. orici a Slavin 1969 Welz 1976 e per gli aspetti analitici pi generici ad A P H A 1992 Minoia amp Caroli 1989 Per quanto riguarda l uso di questa tecnica analitica nei laboratori dell Istituto bisogna sottolineare che il suo maggiore utilizzo stato fatto negli anni 70 ed 80 per le determinazioni di calcio magnesio sodio e potassio in fiamma e di alcuni metalli pesanti in fornetto di grafite dal 1990 l introduzione della cromatografia ionica per la determinazione dei principali cationi ha diminuito notevolmente l uso dell assorbimento atomico in fiamma mentre sono continuate le determinazioni dei metalli pesanti in fornetto di grafite Come per le altre metodiche fino ad ora descritte anche in questo capitolo ver ranno riportate per ogni metodo le informazioni riguardanti il principio della deter minazione il range di utilizzo riferito alle condizioni ottimizzate per l analisi di rou tine presso il laboratorio dell Istituto Vengono poi descritti i reagenti necessari per la determinazione il procedimento analitico e gli standard utilizzati nelle fasi di ca librazione infine si riportano i riferimenti bibliografici da cui sono tratte le metodi che Nelle descrizioni degli aspetti pratici pi direttamente collegati all uso dei me todi si far riferimento esclusivamente alla strumentazione in uso nel laboratorio dell Istituto 3 9 1 MODALIT DI CALIBRAZIONE Queste determinazioni strumentali richiedono delle modalit
228. orrezione percentuale per grado centigrado impostato in T C di 2 30 Questi parametri insieme al valore di costante di cella sono normalmente gi im postati sullo strumento e vengono mantenuti in memoria anche dopo il suo spegni mento Lo strumento cos impostato fornisce valori di conducibilit corretti per la co stante di cella alla temperatura di 20 C le misure comunque devono essere eseguite su campioni con temperatura compresa tra 17 e 23 C Valori di ripetibilit come quelli riportati in tabella 3 2 si possono ottenere procedendo come descritto in se guito sciacquare due volte la cella conduttometrica con un aliquota di campione 38 G A Tartari amp R Mosello eseguire la misura su un altra aliquota di campione immergendo completamente fino ai fori laterali superiori la cella conduttometrica evitando di lasciare bolle d aria all interno della cella passando da un campione all altro importante sciacquare sempre due volte la cella con il campione successivo Misura CDM230 Radiometer Le seguenti indicazioni riguardano specificatamente il conduttimetro Radiometer CDM230 con cella conduttometrica CDC641IT da 1 0 cm con sensore di tempera tura le misure vengono eseguite senza agitazione Questo tipo di conduttimetro come altri analoghi di quest ultima generazione gestito da un processore che controlla tutti i principali parametri che influenzano la misura temperatura stabilit e tempo di ri
229. ostituendo u A con i valori in assorbanza di LOD e LOQ si ottengono i valori di 5 e 10 ug P 1 rispettivamente come limite di detezione e quantificazione per que sto metodo LOD 0 008 x 352 2 2 5 ug PI LOQ 0 0227 x 352 2 2 10 ug PI 4 2 3 CARTE DI CONTROLLO Si definisce carta di controllo un campione stabile nel tempo analizzato per un lungo periodo da due a sei mesi dal quale si ottengono elaborazioni grafiche dei dati analitici finalizzate a verificare la ripetibilit delle repliche giornaliere e la ripe tibilit delle misure nel tempo rispetto al valore medio della concentrazione Gar field 1991 A P H A 1992 Per ciascun analita devono essere utilizzate carte di controllo per diversi livelli di concentrazioni almeno due scelti all interno del campo di valori pi frequente mente misurati Queste vengono preparate dalle analisi di soluzioni naturali o artifi ciali stabili per un periodo di tempo dell ordine di alcuni mesi La carta di controllo non deve essere confusa con le soluzioni certificate il cui utilizzo generalmente limitato per motivi di carattere economico e per la loro limitata disponibilit nella fase della messa a punto di metodiche o in particolari momenti di verifica della qua lit analitica L uso della carta di controllo rientra invece nella routine analitica e deve essere associata a ciascuna serie di analisi unitamente alla determinazione dei bianchi e dei campioni incogniti Il suo utili
230. parare degli standard specifici a concentrazione vicina a quella dei cam pioni La notevole sensibilit della metodica analitica impone l utilizzo di sali ad alto grado di purezza grado analitico opportunamente essiccati in stufa per almeno 6 ore a 105 C e conservati in essiccatore Note operative in tutte le fasi della preparazione bisogna prestare la massima attenzione ai possibili inquinamenti tra le diverse soluzioni madre le pesate si ese guono separatamente utilizzando una bilancia analitica da laboratorio consigliabile utilizzare sempre lo stesso gruppo di pipette a volume fisso e di classe A per ogni soluzione standard i matracci tarati devono essere di classe A ri sciacquati di volta in volta solo con acqua deionizzata ultrapura Ogni volta che si preparano nuovi standard questi vanno confrontati con i pre cedenti per verificare che nella preparazione non siano stati commessi errori sono accettabili differenze massime fra nuovi e vecchi standard nell ordine di grandezza del 3 Tutte le operazioni di diluizione si eseguono con acqua deionizzata ultrapura fil trata a 0 22 um Soluzioni madre multielemento A in matraccio da 500 ml conservabile per due mesi 0 8242 g NaCl 1000 mg CI I 4 5353 g K3S04 5000 mg S041 B in matraccio da 1000 ml conservabile un mese 10 ml madre A in 1000 ml 10 mg C11 50 mg S041 Soluzioni madre singolo elemento C in matraccio da 500 ml conservabile un mese 3 0341 g N
231. petti pratici pi direttamente collegati all uso dei metodi si far riferimento esclusiva mente alla strumentazione in uso nel laboratorio dell Istituto 3 7 1 MODALIT DI CALIBRAZIONE Le determinazioni FIA descritte in questo capitolo utilizzano un rivelatore spet trofotometrico che copre il range di lunghezza d onda da 190 a 800 nm Il suo scopo quello di rilevare il passaggio nella cella di misura della banda del composto as sorbente generato dalla reazione Per ottimizzare il sistema di integrazione del se gnale questo rivelatore come altri simili per l utilizzo in cromatografia liquida ha la possibilit di operare a diverse sensibilit selezionabili dai diversi valori di assor banza in fondoscala corrispondenti sempre ad una uscita massima di segnale elet trico di 1 Volt i valori di fondoscala pi utilizzati in queste determinazioni sono 0 1 0 2 0 5 ed 1 0 u A ognuno dei quali corrisponde sempre al segnale massimo di 1 Volt Questa caratteristica del sistema di rivelazione impone prima della calibra zione la scelta di un valore di assorbanza in fondoscala sufficientemente elevato per comprendere il segnale dello standard pi alto utilizzato per la calibrazione Nelle determinazioni FIA il sistema analitico pompe carrier reagenti rivela tore pu avere piccole oscillazioni che si ripercuotono sul segnale misurato dal ri velatore Per questo motivo consigliabile procedere ad una accurata calibrazione all inizi
232. pidamente al diminuire del pH a pH uguali o inferiori a 4 3 tale contributo pu essere superiore al 50 La concentrazione attivit dello ione idrogeno espressa in eq 1 pu essere calcolata dal pH H 10 5 Tab 4 4 Fattori di trasformazione delle concentrazioni da mg I a meq I e valori delle conducibilit equivalenti a diluizione infinita alle temperature di 20 e 25 C Fattore di Conducibilit Conducibilit trasformazione a equivalente a 20 C equivalente a 25 C meq I S cm eq S cm eq pH 10499 315 1 350 0 Ammonio mg N I 0 07139 67 0 73 5 Calcio mg I 0 04990 54 3 59 5 Magnesio mg I 0 08224 48 6 53 1 Sodio mg I 0 04348 45 9 50 1 Potassio mg I 0 02528 67 0 73 5 Bicarbonati alcalinit meq 1 39 4 44 5 Solfati mg S041 0 02082 71 2 80 0 Nitrati mg N I 0 07139 63 6 71 4 Cloruri mg I 0 02821 68 0 76 4 Fluoruri mg I 0 05263 49 1 54 4 In generale a causa delle interazioni fra ioni in soluzione ci si deve attendere che il valore di conducibilit calcolata a diluizione infinita CE_ sovrastimi siste maticamente la conducibilit misurata Tale differenza trascurabile per acque con conducibilit inferiori a 100 uS cm mentre per soluzioni con contenuto ionico pi elevato pi corretto valutare la conducibilit calcolata CE utilizzando le attivit ioniche al posto delle concentrazioni CE 4a gt ALC dove a l attivit dello ione considerato ed f il fattore o coefficiente di at
233. punkt an dem eine analytische Methode von der n chsten ersetzt wurde Ein gro er Teil des Kapitels wird der verwendeten Ausriistung gewidmet und auch in diesem Fall wird auf die Leistung der einzelnen Instrumente eingegangen Der zweite Teil der Arbeit betrifft die analytischen Methoden die im Augen blick verwendet werden beginnend bei der Vorbehandlung und Konservierung der Proben F r jede der behandelten Variablen werden auf die Prinzipien der Methode sowie auf den verwendeten MeBbereich die Wiederholbarkeit die Reagenzien die verwendete Ausr stung die Verfahren f r die Kalibrierung die Pr zision und auf die wichtigsten Literaturhinweise eingegangen Dar berhinaus wird auf einem allgemeinen Level auf die Kalibrierungsverfahren f r verschiedene Analysemetho den wie Atomabsorptionsspektroskopie continuirliches fliessanalyse und Ionen chromatographie eingegangen Das letzte Kapitel ist den Qualit tskontrollen in der Analytik gewidmet und dabei wird sehr viel Gewicht auf Routinearbeiten gelegt Unter den internen Quali t tskontrollen wird der Gebrauch von Blindproben qualit t kontroll karten die Bewertung von Pr zision und Genauigkeit betrachtet sowie die Verfahren die befolgt werden m ssen sollte eine analytische Methode durch eine andere ersetzt werden Dazu kommen einige praktische Aspekte wie zum Beispiel wieviele signi fikante Ziffern einem Ergebnis hinzugef gt werden m ssen und die Dokumentation der Verfahren und de
234. qua ultrapura sciogliere e poi aggiungere con una pipetta graduata 10 ml di acido solforico concentrato per analisi portare poi al volume finale di 500 ml con acqua ultrapura Reattivo 3 in una terza bottiglia graduata da 500 ml pesare 0 1 g di cloruro stannoso per analisi 1 g di solfato di idrazina per analisi ed aggiungere circa 300 ml di acqua ultrapura sciogliere e poi aggiungere con una pipetta gra duata 14 ml di acido solforico concentrato per analisi portare poi al volume finale di 500 ml con acqua ultrapura I reattivi si possono utilizzare per tre giorni dalla data di preparazione dopo di che le bottiglie devono essere svuotate lavate e conservate piene di acqua ultrapura Condizioni strumentali Lo schema di processo manifold per la metodica della silice viene preparato con il chemifold Tipo III Tecator utilizzando i seguenti tubi per il pompaggio del carrier C e dei reattivi R1 R2 e R3 C Nero Nero flusso 1 2 ml min RI Arancio Bianco 0 8 ml min R2 Arancio Giallo 0 6 ml min R3 Arancio Giallo 0 6 ml min Lo schema del chemifold Tipo III con l indicazione della lunghezza delle spire di reazione in centimetri del loro diametro interno in millimetri es 60 0 7 riportato nella figura 3 11 POMPA RIVELATORE SCARICO Fig 3 11 Schema del chemifold tipo III utilizzato per l analisi dei silicati in FIA Come per tutte le altre analisi FIA oltre al circuito idraulico specifi
235. quali l Istituto ha partecipato o ha organizzato inquadrandole nel contesto di ricerca che le ha rese necessarie Un ulteriore importante momento di confronto con altri laboratori risultato la parteci pazione alla certificazione di soluzioni acquose nell ambito delle attivit del Bureau Commaunitaire de Reference della Comunit Europea Le conclusioni sottolineano la necessit di inserire stabilmente le procedure di controllo di qualit nell attivit analitica quotidiana cogliendo ogni occasione per criticare e mettere alla prova le procedure adottate Analytical methods and quality control in the chemical laboratory of the Istituto Italiano di Idrobiologia Consiglio Nazionale delle Ricerche SUMMARY The chemical laboratory has always been an important sector in the research ac tivity of the Istituto Italiano di Idrobiologia since its foundation in 1938 This vol ume examines the work of analysis as it has evolved in the course of these 59 years and describes the present situation as regards methods and procedures One of our aims is to evaluate the comparability of chemical data collected at different times in such important ecosystems as Lakes Maggiore Orta and the deep subalpine lakes these environments have for many years been the object of studies on the evolution of their trophic characteristics and the chemical aspect of these studies is most im portant Studies on long term chemical evolution are also in progress on atmo
236. r Analyseergebnisse Daher wird auf diejenigen Methoden ein gegangen die im Augenblick f r die Kontrolle der interenen Konsistenz der Ergebnisse verwendet werden basierend auf der Kontrolle der Ionenbilanz und dem Vergleich zwischen gemessener und berechneter Leitf higkeit Unter den externen Qualit tskontrollen werden die zahlreichen Interkalibrationen aufgef hrt an denen das Institut teilgenommen hat oder die es organisiert hat zusammen mit dem For schungshintergrund der die Interkalibrationen notwendig gemacht hat Ein beraus wichtiger Augenblick f r den Vergleich mit anderen Labors war Teilnahme an der Beurkundung von w ssrigen L sungen im Bereich der Aktivit ten des Bureau Commaunitaire de Reference der europ ischen Gemeinschaft Die Folgerungen unterstreichen die Notwendigkeit st ndig Verfahren der Qua lit tskontrolle bei der Ausf hrung der t glichen Analytik einzusezten und jede Metodoligie analitiche e controlli di qualit 151 M glichkeit wahrzunehmen die verwendeten Verfahren zu kritisierun und zu priifen RINGRAZIAMENTI Si ringraziano tutti i colleghi che hanno operato nel settore analitico fin dai primi anni di attivit dell Istituto per l attenzione sempre prestata agli aspetti relativi alla qualit ed alla documentazione delle analisi Senza il loro impegno gran parte di questo lavoro sarebbe stato impossibile Si ringraziano inoltre per la revisione critica del testo R de Bernardi A Calde roni P Gui
237. razione 1984 86 AG4 AS4 1986 96 AGAA AS4A 1996 AG14 AS14 Soppressore chimico 1984 85 AFS 1985 92 AMMS 1993 96 ASRS 2 2 8 CALCIO MAGNESIO SODIO E POTASSIO Eluente carbonato di sodio 1 98 mM bicarbonato di sodio 2 52 mM flusso 2 ml min carbonato di sodio 1 8 mM bicarbonato di sodio 1 7 mM flusso 2 ml min carbonato di sodio 4 8 mM bicarbonato di sodio 0 6 mM flusso 1 3 ml min Rigenerante acido solforico 50 mM acido solforico 25 mM autorigenerazione elettrochimica Nel periodo fra il 1947 ed il 1973 calcio e magnesio sono stati determinati per titolazione complessometrica utilizzando EDTA Tab 2 14 e 2 15 L unico riferi mento bibliografico preciso sui dettagli della metodologia viene da Vollenweider 1963 che cita una precisione di 0 1 mg I sia per il calcio che per il magnesio Le misure venivano comunque eseguite sporadicamente con la sola eccezione dello studio sull idrochimica dei laghi insubrici Vollenweider 1965 che ha considerato le composizioni ioniche di oltre 20 laghi Tab 2 14 Metodologie utilizzate per la determinazione del calcio mg T Periodo di Bibliografia Metodo utilizzo metodo 1960 73 1 Titolazione con EDTA 1973 90 3 4 Spettrofotometria in assorbimento atomico 1990 96 6 Cromatografia ionica con soppressione chimica Dionex L 0 Q Media D S C V Bibliografia riferimento 0 1 2 0 05 1 01 0 03 3 1 5 10 0 0 06 0 6 11 1 0 55 5 0
238. razioni ioniche A in relazione alla sommatoria degli ioni SI espressa in peq I Sommatoria ioni ueq 1 Categoria I Categoria II Categoria II SI lt 50 A lt 60 A gt 60 50 lt SI lt 100 A lt 30 30 lt A lt 60 A gt 60 100 lt SI lt 500 A lt 15 15 lt A lt 30 A gt 30 ST gt 500 A lt 10 10 lt A lt 20 A gt 20 Tab 4 6 Categorie dei risultati analitici sulla base delle differenze fra conducibilita calcolate e misurate A in relazione alla conducibilit misurata CM espressa in uS cm Sommatoria ioni uS cm Categoria I Categoria II Categoria III CM lt 30 A lt 30 A gt 30 CM gt 30 A lt 20 20 lt A lt 40 A gt 40 Infine l accettazione dei risultati che non soddisfano i criteri di qualit predefiniti resta una responsabilit dell operatore e di chi deve utilizzare il dato stesso che au spicabilmente devono lavorare a stretto contatto 4 2 10 ARCHIVIAZIONE DEI DATI L archiviazione dei dati stata fatta per decenni ed ancora oggi eseguita su supporto cartaceo da circa quindici anni si aggiunta l archiviazione su floppy disk Per l archiviazione su carta opportuno che i moduli dove vengono trascritti i dati nel corso della procedura analitica contengano la maggiore quantit di informazioni utili a ricostruire il processo di campionamento ed analisi che il campione ha se guito Ad esempio utile riportare la data e l ora del prelievo la data di inizio del l analisi le eventu
239. re dall utilizzo delle carte di controllo prepa rate ed analizzate come descritto nel paragrafo 4 2 3 Sono infine riportate le fonti dalle quali sono state tratte le indicazioni riguardanti le modalit di utilizzo delle metodiche in Istituto indicate come Bibliografia metodo e quando disponibili i dati di precisione vedi Bibliografia riferimento La rassegna dei metodi non ha considerato l analisi del biossido di carbonio spo radicamente utilizzata sino al 1960 e le analisi della domanda chimica di ossigeno C 0 D e dell acido solfridico utilizzate limitatamente ad un ridotto numero di campioni rispettivamente sino al 1975 ed al 1985 Informazioni relative alla prima determinazione sono riportate da Ferrari 1948 e Baldi et al 1953 mentre dettagli sulla misura del C 0 D sono riportati da Mosello 1973 e Tartari 1980 2 2 1 OSSIGENO DISCIOLTO La determinazione dell ossigeno disciolto rimasta sostanzialmente invariata nel corso dei circa cinquanta anni di attivit dell Istituto Tab 2 4 basandosi sempre sulla titolazione iodometrica secondo Winkler 1888 La modificazione all azide A P H A 1955 utilizzata dal 1960 di poca rilevanza nel caso delle acque pre valentemente esaminate laghi subalpini ed alpini fiumi in quanto queste presen tano in genere una quantit trascurabile di sostanze riducenti quali nitriti o ferro bi valente Le variazioni pi significative nella pratica di laboratorio hanno riguardat
240. re la confrontabilit dei risultati nel tempo necessario proce dere anche al confronto delle assorbanze ottenute per i diversi standard nell attuale calibrazione con quelle delle precedenti calibrazioni Come esempio vengono ripor tati in tabella 3 8 gli standard di calibrazione ed i valori di assorbanza ottenuti in dieci anni di calibrazioni del fosforo totale I parametri statistici evidenziano piccole Metodologie analitiche e controlli di qualit 55 variazioni giustificabili con gli errori associati alla preparazione degli standard e con le variazioni intervenute nello spettrofotometro utilizzato per le letture Infatti come gi descritto nella tabella 1 1 dal 1985 al 1996 sono stati utilizzati tre spettro fotometri diversi In particolare l evidente aumento del valore di assorbanza che si avuto nell anno 1992 per gli standard a concentrazione pi elevata attribuibile al diverso spettrofotometro avente range di lavoro pi ampio dei precedenti 190 1100 nm rispetto a 190 900 nm tale strumento in grado di eseguire misure pi accurate alla lunghezza d onda di lettura del fosforo 882 nm valore al limite delle possibi lit strumentali dei precedenti spettrofotometri 450 3 2 8 400 4 350 4 300 4 2 6 1 250 16 4 A 20 200 de 5 150 4 2 4 100 4 50 4 0 2 2 0 000 0 200 0 400 0 600 0 800 1 000 1 200 uA Fig 3 7 Esempio di retta di regressione lineare O per la determinazione del fosforo totale c
241. reagiscono con il sodio salicilato con formazione del sodio nitro salicilato avente colorazione gialla il cui spettro di assorbimento presenta un mas simo di assorbanza alla lunghezza d onda di 420 nm Range di utilizzo e ripetibilit Tab 3 11 Range di utilizzo LOD LOQ e ripetibilit dell analisi dei nitrati con il metodo spettrofotometrico a diverse concentrazioni espresse in mg N I Ripetibilit Cuvetta cm Range di misura LOD LOQ Concentrazione C V 2 0 050 2 000 0 030 0 090 0 200 3 2 0 984 1 2 1 464 0 9 1 1 00 6 00 0 90 2 84 24 3 01 2 0 Reagenti I Sodio salicilato al 2 5 sciogliere 0 75 g di sodio salicilato per analisi in 30 ml di acqua deionizzata questa soluzione va preparata giornalmente II Acido solforico concentrato densit 1 84 per analisi III Sodio idrossido 8 N 32 per analisi IV Sodio idrossido 2 5 N preparato per diluizione di 320 ml di sodio idrossido 8 N a litro con acqua deionizzata Procedimento Per queste analisi utilizzare capsule di porcellana a forma bassa di circa 8 cm di diametro precedentemente lavate con acido solforico concentrato e risciacquate con acqua deionizzata Sono inoltre necessari dei matracci tarati da 25 ml da utilizzare solo per questa determinazione Prima di iniziare a prelevare i campioni preparare tre prove in bianco come veri fica della procedura analitica Con una pipetta prelevare in doppio 10 ml di campione ed aggiungere 0 2 ml di sodio salicilato a
242. rezza Preparare le soluzioni standard come indicato in tabella 3 16 e prele varne in doppio 25 ml avendo cura di procedere in ordine crescente dal bianco allo standard con concentrazione maggiore ed avvinando la pipetta ad ogni cambio di concentrazione continuare poi con la determinazione come descritto nel procedi mento Per la preparazione degli standard utilizzare matracci tarati lavati con acido sol forico e risciacquati con acqua ultrapura Soluzioni madre A 0 76378 g NHICI in 1000 ml B 10mldiAin1000 ml 200 ug N ml 2 ug N ml Si riportano come esempio le equazioni delle regressioni lineari ed i coefficienti di correlazione lineare r relativi a due diversi range di lavoro Range 5 200 ug N 1 utilizzati i primi 7 standard riportati in tabella 3 16 Cuvetta con passo ottico di 4 cm ug NI 249 79 u A 0 037 r 0 99985 Range 100 1400 ug N I utilizzati i 6 standard da 100 a 1400 ug 1 riportati in tabella 3 16 Cuvetta con passo ottico di 1 cm ug N I 974 15 u A 0 409 r 0 99993 Calcoli Ai valori di assorbanza ottenuti dalla lettura viene sottratta la media dei tre bian chi solitamente compresa tra 0 010 e 0 035 u A per le cuvette da 4 cm e tra 0 002 e Metodologie analitiche e controlli di qualit 63 0 010 u A per le cuvette da 1 cm e trasformati in concentrazione mediante la retta di taratura Esprimere la concentrazione in ug N 1 arrotondando all unit Tab 3 16 Diluizioni delle so
243. ricostruzione delle metodiche usate in Istituto sono co stituite da alcuni lavori scientifici che hanno esposto con maggior dettaglio gli aspetti relativi alle metodologie analitiche stato inoltre consultato materiale non pubblicato conservato negli archivi ed alcune tesi custodite presso la biblioteca del l Istituto Questo materiale sar citato nella descrizione dell evoluzione delle singole metodologie Di particolare utilit sono risultate le Relazioni sull attivit scienti fica stese dai diversi direttori che si sono succeduti in questo arco di tempo che hanno documentato sin dai primi anni le principali tappe e le acquisizioni strumen tali dell Istituto Baldi 1947 1949b 1951 Tonolli 1954 1956 1958 2 1 SVILUPPO DELLA STRUMENTAZIONE I cambiamenti strumentali pi significativi all interno del laboratorio dell Istituto Italiano di Idrobiologia si sono avuti sugli spettrofotometri per assorbimento mole colare utilizzati per le analisi nell ultravioletto e nel visibile e negli spettrofotometri in assorbimento atomico in fiamma e fornetto In genere questo tipo di strumenta zione ha visto dagli anni settanta un progressivo miglioramento nella parte elettro 6 G A Tartari amp R Mosello nica ed ottica che ha permesso di arrivare fino a lunghezze d onda del vicino infra rosso 1100 nm tali migliorie hanno reso gli strumenti otticamente pi stabili e di pi facile utilizzo per quanto riguarda le procedure di azzerame
244. rificare il valore di assorbanza del carrier dopo l aggiunta dei reattivi valore di bianco Per far questo sostituire i reat tivi con acqua ultrapura la stessa utilizzata per il carrier far girare le pompe e dopo stabilizzazione 5 minuti azzerare il rivelatore Dopo questo azzeramento col legare i reattivi alle pompe peristaltiche attivarle e dopo stabilizzazione 5 minuti verificare che il rivelatore spettrofotometrico non dia valori di assorbanza troppo elevati maggiori di 0 020 A rispetto al precedente azzeramento indicativi di un in quinamento del carrier o dei reattivi con la variabile da analizzare Eseguito questo controllo del valore di bianco prima di iniziare un ciclo anali tico lo strumento deve funzionare per 20 30 minuti prima di eseguire una calibra zione di verifica del buon funzionamento Nel caso vi fossero bolle d aria nel circuito idraulico bisogna degasare con elio il carrier ed i reattivi attenzione alle bolle che si possono fermare nella cella a flusso del rivelatore spettrofotometrico verificarne l assenza controllando la stabilit della lettura dopo l azzeramento Le analisi si eseguono in triplo ogni ciclo analitico viene predisposto sul piatto dell autocampionatore ed composto da una calibrazione iniziale con regressione li neare su pi punti 5 7 poi da gruppi di 5 campioni alternati ad uno standard di ri calibrazione a valore centrale rispetto alla retta di calibrazione la lettura di questo stand
245. ripetibilit tiene conto della variabilit analitica tra diversi labo ratori la sua valutazione richiede quindi la collaborazione di diverse strutture come avviene ad esempio negli esercizi di intercalibrazione o di certificazione Da queste definizioni appare evidente come solo la ripetibilit sia determinabile all interno di un singolo laboratorio Questa valutazione di estrema utilit sia per ch costituisce un passo per la preparazione di carte di controllo sia per un con fronto con i valori riportati dai principali testi analitici Il valore di ripetibilit di pendente anche dalla concentrazione dell analita per tale motivo opportuno per una stessa metodica di analisi eseguire la valutazione a diverse concentrazioni al meno 3 4 rappresentative del range di valori pi comunemente analizzati Misure di ripetibilit sono sistematicamente eseguite dall inizio degli anni set tanta nel laboratorio chimico dell Istituto Italiano di Idrobiologia Negli ultimi anni queste vengono continuamente verificate con l uso sistematico delle carte di con trollo Informazioni dettagliate sulla ripetibilit dei metodi sono riportate nelle meto dologie relative alle singole determinazioni vedi capitolo 2 e riassunti in tabella 4 1 L accuratezza di un metodo esprime la sua affidabilit sia in termini di precisione che di esattezza in altre parole oltre a fornire le garanzie di una buona ripetibilit e riproducibilit tiene conto
246. rminati tre Metodologie analitiche e controlli di qualit 53 bianchi ed il loro valore medio viene sottratto a tutti i campioni con la procedura di azzeramento dello spettrofotometro Per un ulteriore approfondimento sull utilizzo delle informazioni derivanti dai bianchi si veda il capitolo 4 2 2 Le procedure di azzeramento dello spettrofotometro e di lettura dei bianchi ven gono qui elencate in modo consecutivo insieme al loro diverso significato e azzeramento con aria in assenza delle cuvette permette di verificare la stabilit dello spettrofotometro verificandone l eventuale deriva fino alla stabilizzazione e azzeramento con le cuvette contenenti acqua deionizzata permette di controllare la qualit ottica delle cuvette appaiamento superfici difettate o altro normal mente l assorbimento di una singola cuvetta rispetto all azzeramento con aria oscilla tra 0 020 e 0 100 u A a seconda del passo ottico da 1 a 10 cm e della lunghezza d onda e lettura dei valori di assorbanza ottenuti da tre bianchi permette di verificare la qualit della procedura analitica reattivi e manipolazioni varie i valori possono variare a seconda delle determinazioni e dei passi ottici delle cuvette normal mente oscillano tra 0 001 e 0 050 u A e azzeramento con il bianco pi rappresentativo o vicino al valore medio permette di sottrarre dai campioni le varie fonti di inquinamento derivanti dai reattivi o dalle manipolazioni inerenti alla determina
247. ro cos elevato di partecipanti stato deter minato da due ordini di fattori il primo riguarda indubbiamente l aumentato inte resse per le attivit di controllo della qualit analitica da parte dei laboratori operanti in campo ambientale il secondo costituito dal coinvolgimento di laboratori gi aderenti a differenti progetti di ricerca tutti riguardanti le analisi delle acque I risultati di queste intercalibrazioni sono inoltre serviti per mettere a fuoco una serie di problemi analitici riguardanti ad esempio la determinazione dell alcalinit 144 Metodologie analitiche e controlli di qualit Serrini et al 1995 ed il confronto fra le determinazioni eseguite in cromatografia ionica e con altre tecniche strumentali Marchetto et al 1995b 4 3 2 CERTIFICAZIONE DI CAMPIONI Un applicazione particolare degli esercizi interlaboratorio costituita dalla certi ficazione delle concentrazioni di particolari ioni o composti in soluzioni di provata stabilit Questo permette di ottenere campioni di elevata affidabilit analitica le cui caratteristiche sono certificate dall Ente organizzatore fra questi sono importanti il Bureau Communitaire de Reference BCR in Europa ed il National Bureau of Standards negli Stati Uniti Caroli 1993 Gallorini amp Muntau 1995 L ente organiz zatore si pu avvalere per la certificazione di strutture proprie personale e labora tori oppure pu affidare l operazione ad un gruppo selezionato
248. ronto fra diverse metodiche analitiche IC croma tografia ionica AS assorbimento atomico NH col colorimetrico al blu indofenolo NO col colorimetrico al salicilato Si col colorimetrico al molibdato Si FIA colori metrico al molibdato in flusso continuo Minimo massimo media mediana e differenze minima massima media mediana e de viazione standard D S sulla differenza media sono espresse in mg I Significativit delle differenze fra i metodi n s non significativa p lt 0 001 p lt 0 01 p lt 0 05 Ca Mg Na K N NHy N NO Si IC AS IC AS IC AS IC AS col IC_ col IC_ col FIA N dati 409 409 409 409 244 519 138 Minimo 0 08 0 10 0 02 0 01 0 010 0 03 0 03 Massimo 77 0 14 0 95 6 8 2 63 6 70 8 2 Media 9 9 1 8 4 1 1 0 0 57 0 92 3 1 Mediana 10 3 1 58 3 8 0 98 0 496 0 730 3 44 Diff minima 5 6 1 3 5 0 1 1 0 15 0 49 0 7 Diff massima 4 0 0 8 1 3 0 3 0 16 0 29 1 02 Diff media 0 05 0 01 0 12 0 02 0 007 0 02 0 09 Diff mediana 0 05 lt 0 01 0 08 0 02 0 003 0 001 0 02 D S Diff media 0 77 0 14 0 39 0 10 0 036 0 09 0 26 Diff media media 0 5 2 9 2 0 1 2 Diff mediana mediana 0 5 2 1 2 0 0 6 N dati uguali 54 79 33 25 10 19 7 N Diff positive 147 159 282 117 90 253 76 N Diff negative 208 171 94 267 144 247 55 Test del segno ooo n s OOO 0060 000 n s n s Test Wilcoxon vo n s OOo 000 vo n s vo Il numero di prove eseguite varia da 140 a 500 la significativit delle d
249. routine con le colonne a scambio ionico in uso presso il laboratorio del l Istituto queste possono anche essere ottimizzate per altri range di utilizzo a condi zione per che vengano eseguite le necessarie verifiche analitiche Vengono poi de scritti i reagenti necessari per la determinazione il procedimento analitico e gli stan dard utilizzati nelle fasi di calibrazione infine si riportano i riferimenti bibliografici da cui sono tratte le metodiche Nelle descrizioni degli aspetti pratici pi diretta mente collegati all uso dei metodi si far riferimento esclusivamente alla strumenta zione in uso nel laboratorio dell Istituto descritta nei paragrafi successivi 3 8 1 MODALIT DI CALIBRAZIONE Le determinazioni in cromatografia ionica descritte in questo capitolo come tutte le determinazioni cromatografiche richiedono normalmente almeno una o due calibrazioni giornaliere per compensare le eventuali oscillazioni del sistema anali tico In IC le modalit di calibrazione spesso non sono molto ben definite anche nelle descrizioni dei metodi ufficiali E P A 1986a 1986b 1991 IUPAC 1991 UNICHIM 1991 A P H A 1992 ed EMEP 1996 infatti esse vanno dall uso di un solo standard esterno multielemento fino all uso di tre o pi standard utilizzando regressioni lineari o quadratiche Le modalit di calibrazione sono particolarmente importanti nell analisi degli anioni in cromatografia ionica soppressa dove si ha una evidente non linearit de
250. rrelazione lineare r 0 9999 volume all intercetta V ZUN 0 049 ml 0 0392 0 049 x 0 0508 x 1000 74 3 Acidit forte 0 034 meq 1 In figura 3 5 viene riportata l estrapolazione grafica del volume negativo di acido cloridrico all intercetta FI di Gran 10 intercetta 54 0 049 ml 44 0 10 0 05 0 00 0 05 0 10 0 15 Volume di HCI erogato ml Fig 3 5 Esempio di estrapolazione del valore dell intercetta con il metodo di Gran nel caso di un campione contenente acidit minerale Range di utilizzo e ripetibilit Tab 3 6 Range di utilizzo e ripetibilit dell alcalinit a diverse concentrazioni espresse in meq I Alcalinit totale Ripetibilit Range di misura Concentrazione C V Metodo di Gran 0 000 5 000 0 037 5 6 0 539 0 7 1 924 1 4 Metodo a due punti finali 0 150 5 00 0 171 2 1 0 525 0 3 0 746 1 2 1 894 1 6 2 750 0 6 Metodologie analitiche e controlli di qualit 47 Soluzione titolante Per le determinazioni nel range 0 5 meq I titolando un volume di campione compreso tra 30 e 75 ml con una buretta da 1 ml risulta adeguata una concentra zione di acido cloridrico pari a 0 05 Normale Il titolante ottenuto per diluizione di una fiala commerciale contenente l esatto volume di acido per preparare 1000 ml di acido cloridrico 0 05 N Strumentazione utilizzata Buretta automatica Radiometer ABU91 comprensiva di scheda per il collega mento con gli elettrodi a
251. rte dell ossigeno disciolto nel campione la reazione avviene in ambiente alcalino Con la successiva acidificazione in presenza di ioduro il manganese si riduce a Mn II liberando iodio in quantit equivalente all ossigeno inizialmente disciolto nel campione Lo iodio liberato viene titolato con sodio tiosol fato in presenza di tiodene come indicatore Tab 3 1 Range di utilizzo LOQ e ripetibilit del metodo per la determinazione dell ossigeno disciolto valori di concentrazione espressi in mg I Ripetibilit Range di misura LOQ Concentrazione C V 0 50 15 0 0 50 9 3 1 8 Reagenti I Soluzione di cloruro di manganese II sciogliere 426 g di cloruro di manganese II tetraidrato in circa 700 ml di acqua deionizzata e portare a volume finale di 1000 ml 30 G A Tartari amp R Mosello II Soluzione alcalina di ioduro sodio azide sciogliere 500 g di sodio idrossido o 700 g di KOH e 135 g di sodio ioduro 0 150 g di KI in circa 900 ml di acqua deionizzata dopo che la soluzione si raffreddata aggiungere sotto continua agitazione 10 g di sodio azide NaN sciolti precedentemente in circa 40 ml di acqua distillata portare a volume finale di 1000 ml Soluzione titolante sodio tiosolfato 0 01 N preparato da fiala a titolo esatto La verifica del titolo si esegue ogni 3 4 mesi con potassio iodato 0 01 N 0 7133 g KIO3 in due litri A circa 40 ml di acqua deionizzata si aggiungono con una pipetta a volume fisso 10
252. rtified reference materials Use manufacture and certification Analytica Chimica Acta 283 573 582 Corbella C N Della Croce amp O Ravera 1956 Plancton benton e chimismo delle acque e dei sedimenti in un lago profondo Lago Maggiore Mem Ist ital Idrobiol 9 125 262 Corbella C V Tonolli amp L Tonolli Pirocchi 1958 I sedimenti del Lago d Orta testimoni di una disastrosa polluzione cupro ammoniacale Mem Ist ital Idrobiol 10 9 52 Cowling E B 1982 A historical resum of progress in scientific and public understanding of acid precipitation and its consequences Envir Sci Technol 16 110A 123A D Elia C F P A Stendler amp N Corwin 1977 Determination of total nitrogen in aqueous samples using persulfate digestion Limnol Oceanogr 22 760 764 Decet F amp R Mosello 1994 Le indagini chimiche sulle piogge in Europa tra 700 e 800 Documenta Ist ital Idrobiol 49 47 pp Denney R C amp R Sinclair 1987 Visible and Ultraviolet Spectroscopy ACOL Thames Polytechnic London 197 pp de Bernardi R amp L Nobili 1989 Bibliographic references from 1900 to 1988 on scientific and technical aspects concerning Lago Maggiore Mem Ist ital Idrobiol 46 287 324 de Bernardi R amp D Ruggiu 1989 Lago Maggiore In H Sas Coord Lake restoration by reduction of nutrient loading Expectations Experiences Extrapolations Acad Verlag Richarz 463 480 de Bernardi R G Giussani
253. rtire dagli anni sessanta Metodologie analitiche e controlli di qualit 25 Tab 2 25 a Metodologie utilizzate per la determinazione dei metalli pesanti ug T Elemento e Bibliografia Metodo L 0 Q Media D S C V Bibliografia periodo di metodo riferimento utilizzo Alluminio 1984 96 1 Assorbimento atomico in 5 100 3 0 3 0 2 fornetto di grafite Cadmio 1977 78 7 Assorbimento atomico in 0 01 1 14 0 07 6 1 8 fornetto di grafite 5 19 0 16 3 1 Cromo 1968 74 3 Colorimetrico difenilcarbazide 3 10 4 11 6 4 0 57 8 9 6 10 5 0 76 12 21 3 0 77 3 6 33 9 0 93 27 135 1 77 2 4 1973 77 5 Assorbimento atomico in 100 6 fiamma aria acetilene 1977 83 7 Assorbimento atomico in 0 5 4 8 0 2 5 0 fornetto di grafite 8 9 0 3 3 6 1984 96 1 Assorbimento atomico in 0 5 5 0 0 5 10 0 2 fornetto di grafite Ferro 1960 73 9 Colorimetrico fenantrolina 5 10 1973 77 5 Assorbimento atomico in 120 6 fiamma aria acetilene 1977 83 7 Assorbimento atomico in 0 2 10 2 332 31 8 fornetto di grafite 51 0 1 4 2 8 1984 96 1 Assorbimento atomico in 5 0 100 5 0 5 0 2 fornetto di grafite Manganese 1960 73 9 Colorimetrico persolfato 5 10 1973 77 5 Assorbimento atomico in 60 6 fiamma aria acetilene 1977 83 7 Assorbimento atomico in 0 01 4 89 0 11 Za 8 fornetto di grafite 40 4 0 47 1 2 1984 96 1 Assorbimento atomico in 2 80 2 0 2 5 2 fornetto di grafite 1 Perkin Elmer
254. se viene spesso sottovalutata perch non si conoscono a fondo le informazioni che si possono trarre da questa procedura Per la procedura di azzeramento lo spettrofotometro e la lampada ad incande scenza per le letture nel visibile o la lampada a deuterio utilizzata nell ultravioletto devono essere accesi per almeno 15 minuti prima di iniziare le misure al fine di ot tenere una buona stabilit strumentale Le cuvette o celle per lettura spettrofotometrica possono essere di vario tipo in commercio vi sono molti modelli a diversa forma e dimensione I passi ottici sono generalmente compresi tra 5 e 100 mm ma i pi utilizzati sono 10 20 e 40 o 50 mm Per l utilizzo con i metodi descritti in questo capitolo si consiglia l uso di cu vette rettangolari possibilmente otticamente appaiate ricordando che devono essere in vetro per le analisi nel visibile ed in quarzo per l analisi nell ultravioletto al di sotto di 350 nm Sconsigliato l uso di cuvette monouso in materiale plastico che possono dare risultati poco attendibili a causa della variabilit costruttiva Le cuvette vanno sempre maneggiate con cura senza toccare la parte ottica attraversata dal rag gio di lettura per la loro pulizia si consiglia il lavaggio con acqua deionizzata dopo ogni serie di letture ed un periodico lavaggio ad immersione in acido solforico di luito 1 1 o in detergenti per il lavaggio della vetreria seguito da un risciacquo in ac qua deionizzata L asciugatura
255. sione dipende solo dalla distribuzione degli errori casuali e non in relazione al valore vero al valore convenzionalmente assunto come vero o al valore atteso La precisione ha due componenti la ripetibilit e la riproducibilit Ripetibilita repeatability bont dell accordo fra i risultati di test mutualmente indipendenti ottenuti applicando uno stesso metodo su un identico materiale di prova nello stesso laboratorio usando la medesima strumentazione entro brevi intervalli di tempo da parte di operatori diversi Riproducibilit riproducibility bont dell accordo fra i risultati di un test otte nuti con lo stesso metodo sull identico materiale di prova in laboratori diversi usando differente strumentazione Esattezza trueness bont dell accordo fra i risultati di un test e valore vero Tale valore effettivamente noto solo in casi particolari quindi talvolta si fa ri ferimento ad un valore convenzionalmente assunto come vero ad esempio mi sura della concentrazione su un campione reale effettuata con un metodo di pro vata affidabilit oppure alla concentrazione nominale per un campione artifi ciale Accuratezza accuracy affidabilit del risultato inteso tanto in termini di preci sione che di esattezza essa rappresenta la bont del risultato rispetto al valore vero o ritenuto tale 4 2 CONTROLLI DI QUALIT INTERNI AL LABORATORIO Le analisi chimiche delle acque hanno costituito un attivit di grande int
256. sit 0 4 um Vetreria Per queste determinazioni indispensabile che tutti i recipienti vetro o polieti lene utilizzati per il campionamento e l analisi vengano lavati con acido nitrico circa 0 2 N preparato per diluizione di 20 ml di acido nitrico al 65 per analisi in 1000 ml di acqua deionizzata Per il campionamento occorrono bottiglie in polietilene da 50 ml siringhe in po lietilene da 50 ml ed apparati di filtrazione da 47 mm di diametro in policarbonato da applicare direttamente alle siringhe per l analisi servono matracci tarati da 100 ml ed i recipienti per l autocampionatore del fornetto di grafite Preparazione dei campioni Queste operazioni vanno eseguite sul campo al momento del prelievo del cam pione al fine di prevenire eventuali inquinamenti del campione o possibili processi di adsorbimento dei sulle pareti dei recipienti 106 G A Tartari amp R Mosello Risciacquare con il campione d acqua la siringa e l apparato di filtrazione mu nito di filtro in policarbonato Nuclepore da 0 4 um prelevare 60 ml di campione e lasciando inserito l apparato di filtrazione portare il pistone a 50 ml eliminando il volume di campione in eccesso e filtrare nel recipiente in polietilene tappando im mediatamente Prima del successivo prelievo sostituire il filtro e risciacquarlo assieme all appa rato di filtrazione nel caso si filtrino campioni con concentrazioni molto simili sufficiente risciacquare il tutto senza sostit
257. so di formiati ed acetati nelle acque di pioggia che porta alla sistematica sottostima della conducibilit calcolata 30 acque di superficie acque di pioggia i 7 e Bs h a S Diff sulle conducibilit a Con correzione per la forza ionica APHA 1992 a Senza correzione Fig 4 15 Differenze percentuali sulle conducibilit calcolate di due gruppi di campioni rap presentativi delle acque di superficie e delle acque di pioggia i due gruppi di dati sono ordi nati in ordine crescente di conducibilit per le acque di superficie i valori vanno da 6 a 800 uS cm mentre per le acque di pioggia da 4 a 110 uS cm Per un approfondimento sulle differenze percentuali ottenute dal bilancio ionico e dalla conducibilit si rimanda alla parte riguardante la validazione dei dati vedi paragrafo 4 2 9 4 2 8 CORREZIONE DELLA CONDUCIBILIT PER LA TEMPERATURA I valori di conducibilit dipendono dalla temperatura del campione al momento della misura Per rendere confrontabili le misure eseguite su diversi campioni quindi necessario adottare una temperatura di riferimento Questa temperatura di 20 C per gran parte dei laboratori europei di 25 C per gli Stati Uniti Presso il labo ratorio dell Istituto Italiano di Idrobiologia la temperatura di riferimento stata di 18 C sino al dicembre 1994 da gennaio 1995 stata portata a 20 C Misure ese guite a temperature diverse da quella di riferi
258. sono oggi disponibili numerosi lavori che esaminano gli aspetti operativi Steiner 1975 Grant 1985 e relativi all elabora zione dei dati di esercizi interlaboratorio Youden 1975 ISO 5725 1986 Il laboratorio di chimica dell Istituto Italiano di Idrobiologia ha partecipato atti vamente a numerose intercalibrazioni a livello nazionale ed internazionale in rela zione a studi diversi tali attivit sono riassunte in tabella 4 7 Fra le prime espe rienze si possono ricordare le intercalibrazioni per le determinazioni dei composti dell azoto e del fosforo organizzate dall Organisation for Economic Co operation and Development OECD nel 1974 e 1975 nell ambito degli studi sulle cause del l eutrofizzazione Fricker 1980 OECD 1982 Erano invece mirate allo spettro io G A Tartari amp R Mosello 141 nico e alle misure di pH e conducibilit le intercalibrazioni svolte nell ambito del Gruppo di Studio delle caratteristiche chimiche delle precipitazioni del Nord Italia Novo 1987 Questa attivit che ha visto coinvolti oltre 20 enti di ricerca e con trollo ambientale era finalizzata a delineare per la prima volta un quadro unitario della chimica delle deposizioni atmosferiche nell Italia settentrionale e nel Cantone Ticino Il coordinamento dell attivit di intercalibrazione era collegiale coinvol gendo numerosi laboratori l Istituto Italiano di Idrobiologia ha collaborato sia alla preparazione dei campioni sintetici utilizzati che all elab
259. spettrofotometria d assorbimento atomico vedi paragrafo 4 2 6 La precisione delle due tecniche di analisi risultata praticamente uguale inoltre la cromatografia ionica con l impostazione del lavoro di analisi adottato dal 1990 ha reso possibile di ottenere in due o tre giorni le concentrazioni di anioni e cationi che unitamente ai valori di pH conducibilit ed alcalinit consentono il controllo della qualit dei risultati utilizzando i metodi del bilancio ionico e del con fronto fra conducibilit misurata e calcolata vedi paragrafo 4 2 7 L evoluzione delle condizioni analitiche utilizzate in cromatografia ionica riportata in tabella 2 18 Tab 2 18 Colonne di separazione eluenti e sistema di soppressione utilizzati per la determinazione dei cationi in cromatografia ionica colonne e soppressori Dionex Periodo di utilizzo Colonne di separazione Eluente 1990 6 92 Fast Ie II acido cloridrico 15 mM acido diammino propionico 0 23 mM flusso 2 ml min 6 1992 96 CG12 CS12 Acido metansolfonico 20 mM flusso 2 ml min 1996 CG12A CS12A Acido metansolfonico 20 mM flusso 2 ml min Soppressore chimico Rigenerante 1990 92 CMMS tetrabutilammonio idrossido 100 mM 1993 96 CSRS autorigenerazione elettrochimica 2 2 9 AMMONIO Sino al 1978 la determinazione dell ammonio stata eseguita con la reazione di Nessler naturalmente con precisione diversa rispetto alle prime determinazioni ese guite dal Baldi 1949
260. sposta verifica della costante di cella data e giorni trascorsi dalla calibrazione ecc Il processore permette inoltre di me morizzare tutte le condizioni operative relative alle calibrazioni ed alle determina zioni sui campioni questi controlli sono finalizzati al miglioramento della qualit interna del laboratorio nella misura della conducibilit Una descrizione dettagliata delle caratteristiche e delle potenzialit di questo strumento esula dallo scopo di questo lavoro pertanto la descrizione considerer solo i parametri inerenti le cali brazioni e le misure sui campioni comunemente analizzati nel laboratorio dell Istituto Per una trattazione completa sulle potenzialit dello strumento si ri manda al manuale CDM230 Conductivity Meter della Radiometer Il conduttimetro CDM230 pu memorizzare fino a tre metodi di lavoro A B e C ognuno dei quali con proprie caratteristiche operative tra cui oltre alle misure in conducibilit anche misure in resistivit salinit solidi totali disciolti e concentra zione mg l Nel laboratorio dell Istituto per le determinazioni su acque superficiali e di pioggia viene utilizzato il metodo A in Autorange per misure di conducibilit espresse in uS cm I metodi B e C normalmente non vengono utilizzati per le ana lisi di routine I parametri strumentali pi importanti relativi all uso di questo conduttimetro con il metodo A sono descritti di seguito Per la scelta del metodo e per l
261. sse delle ordinate Considerando ora i dati analitici reali le curve ottenute dal confronto fra le vec chie e le nuove metodiche usate presso l Istituto Italiano di Idrobiologia sono ripor tate nelle figure 4 10 e 4 11 esse si riferiscono a ciascuna coppia di misure ese guite su un campione come differenza fra la concentrazione ottenuta con il metodo precedente spettrofotometria per ammonio nitrati e silicati AAS per i cationi e quella ottenuta con il metodo attuale IC per ammonio nitrati cationi FIA per i sili cati rapportata al valore del metodo precedente Questi grafici vengono riportati su due scale rispettivamente fra 100 e 20 di differenza Anche in questo caso la bont dell accordo fra le due misure fornita dallo scostamento rispetto al valore zero dell asse delle ascisse mentre l errore sistematico determinato da quanto la curva si scosta dal valore 0 5 G A Tartari amp R Mosello Magnesio Magnesio 20 40 60 80 100 Magnesio 20 10 Fig 4 10 Curve di frequenza cumulata delle differenze percentuali ottenute nelle determinazioni di sodio potassio magnesio e calcio con la metodica in assorbimento atomico rispetto alla cromatografia ionica A A S I C Figura inferiore ingrandimento del grafico superiore sulla scala 20 e 20 10 20 Differenza percentuale 128 Metodologie analitiche e controlli di qualit ot SSS e eee e e em 100 80 60 40
262. ssidato perch l ossidazione disgrega i composti organici interferenti sulla lettura a 220 nm Range di utilizzo e ripetibilit Tab 3 27 Range di utilizzo LOD e LOQ dell analisi del l azoto totale FIA a diverse concentrazioni espresse in mg N I valori ottenuti con Joop di iniezione da 100 pl e rivelatore con passo ottico da 1 cm Range di misura LOD LOQ 0 40 4 00 0 20 0 30 1 00 10 00 0 80 Strumentazione utilizzata Sistema per Flow Injection Analysis Tecator FIAstar 5010 composto da analiz zatore Tecator 5010 rivelatore spettrofotometrico Thermo Separation Products UV2000 e autocampionatore Tecator 5017 questo sistema gestito da personal computer tramite software Tecator Super Flow EX Per ulteriori dettagli riguardanti installazione manutenzione ed eliminazione di inconvenienti consultare i manuali dei singoli componenti strumentali Reagenti Miscela ossidante 50 g di potassio persolfato K2S20s allo 0 001 massimo di azoto Merck n 5092 30 g di acido borico 14 g di sodio idrossido in gocce portati a 1000 ml con acqua deionizzata Per la preparazione dei reattivi del sistema analitico FIA utilizzare solo acqua ultrapura degasata con elio per circa 10 minuti C Carrier acqua ultrapura degasata con elio per circa 10 minuti R1 Reattivo 1 acido cloridrico circa 0 1 N Nella bottiglia graduata versare 450 ml di acqua ultrapura ed aggiungervi 50 ml di acido cloridrico al 30 questo reattivo utilizza
263. ssidazione e la determinazione del fosforo totale Valderrama J C 1981 The simultaneous analysis of total nitrogen and total phosphorus in natural waters Marine Chemistry 10 109 122 Valderrama J C 1977 Methods used by the Hydrographic Department of the National Board of Fisheries Goteborg Sweden Per la determinazione dell azoto totale A P H A A W W A W P C F 1981 Standard Methods for the examination of water and wastewater Method 418 A Am Publ Healt Ass Washington 1134 pp 70 G A Tartari amp R Mosello 3 6 8 SILICATI REATTIVI AL MOLIBDATO Principio del metodo Il metodo colorimetrico per la determinazione della silice reattiva disciolta si basa sulla reazione della silice con il sodio molibdato in condizioni acide per for mare il complesso silicomolibdico poi ridotto dal cloruro stannoso al colorante blu di molibdeno che viene determinato alla lunghezza d onda di 815 nm Range di utilizzo e ripetibilit Tab 3 22 Range di utilizzo LOD LOQ e ripetibilit dell analisi dei silicati a diverse concentrazioni espresse in mg Si I Ripetibilit Cuvetta cm Range di misura LOD LOQ Concentrazione C V 2 0 05 1 00 0 02 0 05 0 42 7 1 0 5 0 60 5 00 0 60 1 69 3 0 2 61 1 1 4 21 1 0 Reagenti Nella determinazione dei silicati quando si fa riferimento ad acqua ultrapura si intende acqua prodotta con un processo di ultrapurificazione con eliminazione anche dei silicati si constatato che questa con
264. ssio cloruri solfati ed alcalinit vengono portate a termine entro quattro giorni dal prelievo PERIODO 1984 1995 Varie totale 1300 campioni per anno 15 Pioggia 21 Laghi alpini 8 Laghi e fiumi 56 Fig 3 1 Campioni analizzati nel periodo 1984 1995 presso il laboratorio di idrochimica dell Istituto Italiano di Idrobiologia Sui campioni solitamente non viene eseguito alcun pretrattamento di chiarifica zione o filtrazione in quanto generalmente sono incolori e senza materiale particel lato Pertanto le determinazioni principali pH conducibilit alcalinit e tutte le de terminazioni colorimetriche vengono eseguite sul campione tal quale Nel caso sia presente materiale particellato interferente con le analisi colorimetriche il campione viene filtrato al momento del riempimento della cuvetta per la lettura spettrofotome trica dopo l aggiunta dei reattivi a sviluppo completo del colorante per queste fil trazioni si utilizzano filtri monouso per siringa con porosit di 5 um Questa proce dura viene solitamente utilizzata nelle determinazioni di fosforo reattivo e totale eseguite su campioni provenienti da laghi in cui in corso una fioritura algale op pure in fiumi campionati in un periodo di piena con molto materiale particellato vei colato a valle Per le determinazioni in cromatografia ionica una aliquota di circa 10 ml di campione viene filtrata con filtri monouso da siringa con porosit di 0 8 um la
265. sso continuo Flow Injection Analysis FIA una tecnica analitica in uso dalla seconda met degli anni settanta come evoluzione della tecnica a flusso segmentato bolla d aria campione bolla d aria La tecnica FIA come quella a flusso segmentato si presta particolarmente per le determinazioni colorimetriche di routine in quanto permette di svolgere un elevato numero di analisi in tempi molto brevi ed in modo automatico Le metodiche FIA prevedono l iniezione di un campione liquido in un flusso continuo di acqua ultrapura carrier generato da pompe peristaltiche al cui ter mine viene posto un rivelatore generalmente di tipo spettrofotometrico Nel flusso del carrier vengono aggiunti in successione e miscelati nelle spire dei tubi di re azione i reattivi necessari per la determinazione dell analita Il campione iniettato con il loop si sostituisce al carrier miscelandosi ai reattivi che producono la re azione con formazione del colorante il rivelatore spettrofotometrico posto alla fine del flusso permette di determinare le dimensioni della banda del colorante formatasi Questo processo avviene in tempi molto brevi circa 30 60 secondi Agendo sul diametro dei tubi delle pompe peristaltiche o sulla loro velocit di rotazione si pos sono variare i rapporti di miscelazione fra reattivi e carrier o campione variando inoltre le lunghezze delle spire dei tubi di reazione si possono aumentare o dimi nuire i tempi di reazione necessari per
266. sso ottico di 4 cm Metodologie analitiche e controlli di qualit 69 ug PI 395 16 u A 0 369 r 0 99999 Range 0 40 2 00 mg N I utilizzati i primi 5 standard riportati in tabella 3 21 Cuvetta con passo ottico di 2 cm ug NI 2 33 u A 0 012 r 0 99998 Range 0 4 6 00 mg N I utilizzati i 9 standard riportati in tabella 3 21 Cuvetta con passo ottico di 1 cm ug NI 4 68 u A 0 018 r 0 99999 Tab 3 21 Diluizioni delle soluzioni madre A B e C per la preparazione delle solu zioni standard di calibrazione contenenti azoto e fosforo per la determinazione del l azoto e del fosforo totale Azoto Fosforo Volume finale mg NI Prelievo Madre ugPI Prelievo Madre ml 0 40 2000 pl C 4 1000 ul B 500 0 80 4000 ul C 8 2000 ul B 500 1 00 5000 ul C 12 3000 ul B 500 1 50 15 ml C 16 8 ml B 1000 2 00 20 ml C 30 15 ml B 1000 3 00 15 ml C 60 15 ml B 500 4 00 20 ml C 100 25 ml B 500 5 00 25 ml C 200 50 ml B 500 6 00 30 ml C 400 1000 ul A 500 Calcoli Ai valori di assorbanza ottenuti dalla lettura viene sottratta la media dei tre bian chi solitamente compresa tra 0 002 e 0 015 u A per il fosforo con cuvetta da 4 cm e tra 0 005 e 0 020 u A per l azoto con cuvetta da 1 cm e trasformati in concentra zione mediante le rette di taratura Esprimere la concentrazione dell azoto totale in mg I di azoto arrotondando al centesimo ed in ug I di fosforo arrotondando all unit Riferimenti bibliografici Per le condizioni di o
267. ssore AMMS Per ogni anione viene riportato il tempo di ritenzione Range di utilizzo e ripetibilit Il limite di detezione LOD dipende dal volume iniettato dal fondo scala impo stato sul rivelatore conduttometrico e dai disturbi del segnale visibili sulla linea di base Nelle condizioni qui descritte il LOD non stato determinato mentre il LOQ si pu quantificare a circa 0 02 mg I per cloruri e nitrati e a circa 0 05 mg I per i solfati Con loop di iniezione da 250 ul e fondo scala di 3 uS o 1 uS si possono determi nare concentrazioni fino a 0 01 mg I Strumentazione utilizzata Sistema cromatografico Dionex composto da pompa isocratica rivelatore con duttometrico vano cromatografico porta colonne ed autocampionatore Thermo Se paration Products Interfaccia per la gestione dei moduli cromatografici Dionex Advanced Compu ter Interface collegato a personal computer IBM compatibile con software Dionex AI 450 in ambiente Microsoft Windows 92 G A Tartari amp R Mosello Per ulteriori dettagli riguardanti installazione manutenzione ed eliminazione di inconvenienti consultare i manuali dei singoli componenti strumentali ed i manuali di uso e manutenzione delle colonne di separazione e soppressione Dionex Tab 3 41 Range di utilizzo e ripetibilit nell analisi di cloruri nitrati e solfati in cromatografia ionica a diverse concentrazioni espresse in mg I valori ottenuti con loop di iniezione da 50 ul Ripetibili
268. stabi lizzare per circa 2 minuti ritoccando eventualmente con la manopola BUFFER lavare accuratamente gli elettrodi con acqua deionizzata avvinarli con il secondo tampone a pH inferiore ed immergerli in un altra aliquota di tampone per circa 3 cm ed attendere almeno 3 minuti agendo sulla manopola SENS correggere il pH visualizzato dal display fino a leggere il valore di pH del tampone alla temperatura di misura lasciare stabiliz zare per circa 2 minuti ritoccando eventualmente con la manopola SENS lavare accuratamente gli elettrodi e lasciarli immersi in acqua deionizzata per circa 10 minuti Misura PHM84 Radiometer Sciacquare gli elettrodi con acqua deionizzata avvinare gli elettrodi con il campione e nel caso della prima determinazione la sciare stabilizzare gli elettrodi immersi nel campione per almeno 15 minuti eseguire la misura su un altra aliquota di campione immergendo gli elettrodi in circa 3 cm di campione ed attendendo almeno 3 minuti prima della lettura la mi sura viene eseguita senza agitazione proseguire con le letture avvinando gli elettrodi con il campione successivo ed eseguendo la lettura su un altra aliquota di campione Osservazioni sull utilizzo del pHmetro PHM93 Radiometer Le seguenti indicazioni riguardano specificatamente il pHmetro Radiometer PHM93 con elettrodi a vetro e calomelano GK2701 e sensore di temperatura T201 Questo tipo di pHmetro come altri analoghi di quest ultima g
269. sticata strumentazione hanno determinato la necessit di una maggior formalizzazione delle procedure di analisi del controllo della qualit analitica e della validazione dei risultati Il presente volume costituisce un tentativo di documentare sia l evoluzione che lo stato attuale delle procedure analitiche nel laboratorio e va a sostituire un manuale interno in uso ormai da quindici anni pur con i necessari aggiornamenti avvenuti al variare delle condizioni di lavoro Questo volume quindi non stato concepito come manuale per le analisi chimiche ad uso generale anche se si ritiene che numerosi aspetti delle pratiche adottate nel nostro laboratorio possano avere un interesse pi ampio In conclusione opportuno ribadire che il controllo della qualit analitica non una procedura statica o un insieme di procedure che si acquisiscono e si introdu cono nell uso corrente Al contrario si tratta di un processo interattivo che richiede la piena partecipazione degli operatori e degli addetti al laboratorio ai diversi livelli Infatti il controllo della qualit analitica inteso come il complesso di tutte le opera zioni dal prelievo del campione al controllo del dato analitico una volta acquisito va mantenuto ed aggiornato nel tempo alla luce delle nuove esigenze di ricerca e del l evoluzione tecnologica RIASSUNTO Il laboratorio di chimica ha sempre costituito un settore importante nelle attivit di ricerca condotte dall Istituto Ital
270. t Range di misura Concentrazione C V Cloruri mg ry 0 10 10 0 0 20 8 1 0 48 2 8 0 96 3 1 2 93 2 7 Nitrati mg NI 0 100 5 0 0 20 3 2 0 48 2 8 0 93 2 0 3 76 1 4 Solfati mg SO41 0 50 50 0 1 03 3 0 2 29 3 4 4 66 1 7 9 99 0 6 24 8 1 2 31 9 1 4 Colonne ed eluenti Colonne per separazione isocratica Dionex AG4 A e AS4 A oppure AG14 e ASIA Soppressione dell eluente di tipo elettrochimico a micromembrana Dionex ASRS utilizzato in auto rigenerazione continua Eluente per le colonne AG4 A e AS4 A preparare una soluzione concentrata contenente 7 14 g di sodio bicarbonato per analisi e 9 54 g di sodio carbonato per analisi in 500 ml di acqua deionizzata ultrapura filtrata su 0 22 um questa soluzione si conserva per diverse settimane Eluente AG4 A e AS4 A sodio bicarbonato 1 7 mM e sodio carbo nato 1 8 mM preparato per diluizione di 50 ml di soluzione concen trata a 5 litri di acqua deionizzata ultrapura filtrata a 0 22 um questa soluzione prima dell utilizzo deve essere degasata con elio grado ana litico o con bagno ad ultrasuoni per 10 minuti ed utilizzabile al mas simo per 5 giorni Il flusso di eluente consigliato per ottenere un buon compromesso tra separazione velocit di analisi e ripetibilit di 2 0 ml al minuto Per le colonne AG14 e AS14 preparare una soluzione concentrata contenente 2 52 g di sodio bicarbonato per analisi e 25 44 g di sodio carbonato per analisi in 500 ml di acqua deionizzata ul
271. ta e conser varli immersi in una soluzione di mantenimento composta da cloruro di potassio 0 1 M in acido cloridrico 0 0001 M corrispondente a pH 4 Questa soluzione si prepara con 7 5 g di KCI e 2 ml di acido cloridrico 0 05 M in un litro di acqua deionizzata Riferimenti bibliografici PHM93 Reference pH Meter operating instruction Radiometer Analytical S A France Linnet N 1970 pH measurements in theory and practice Radiometer A C Copenhagen 188 pp Westcott C C 1978 pH measurements Academic Press New York 172 pp 3 4 CONDUCIBILIT ELETTRICA La conducibilit elettrica il reciproco della resistenza elettrica e rappresenta la capacit di una soluzione acquosa di trasferire la corrente elettrica Essa dipende dall attivit e dal tipo degli ioni presenti nel campione la cui mobilit notevol mente influenzata dalla temperatura Il metodo elettrochimico si basa sulla determinazione della resistenza elettrica della cella di misura costituita da due elettrodi di platino inserita in un ponte di Kohlrausch a corrente alternata la conducibilit elettrica viene espressa in uS cm corrispondenti a uohm cm o umho cm alla temperatura di 20 C Metodologie analitiche e controlli di qualit 37 Correzione della conducibilit alla temperatura di riferimento Volendo esprimere la conducibilit alle temperature di riferimento sotto ripor tate si possono utilizzare i seguenti fattori di trasformazione ottenuti
272. te adattato alle mutate condizioni analitiche Questo volume ri prende pressoch integralmente l attuale protocollo interno nel capitolo 3 mentre gli aspetti pi importanti dell evoluzione dei metodi sono riportati nel secondo capitolo Questo stesso volume costituisce un ulteriore passo nella raccolta e nella sistema zione organica delle informazioni che permettono di documentare l evoluzione e lo stato attuale dell attivit analitica del laboratorio 4 3 CONTROLLI DI QUALIT ESTERNI AL LABORATORIO 4 3 1 ESERCIZI DI INTERCALIBRAZIONE Le intercalibrazioni costituiscono un indispensabile momento di confronto e di critica per l attivit analitica svolta in un laboratorio La partecipazione attiva alla preparazione e all esecuzione dell esercizio e alla discussione dei risultati permette di approfondire problemi che solitamente non vengono considerati nella routine del la boratorio affrontando aspetti metodologici quali l individuazione degli errori siste matici e dell accuratezza di un metodo Le intercalibrazioni sono inoltre indispensa bili in campagne di misura che vedano coinvolti pi laboratori In questi casi anche se si opera con metodologie analitiche simili e con strumentazione adeguata la con frontabilit dei dati prodotti non pu comunque essere data per scontata ma deve essere verificata Questi concetti sono ormai comunemente accettati e le intercalibrazioni sono en trate nella pratica dell attivit analitica Inoltre
273. temperatura di riferimento correzione percentuale per grado centigrado cella di misura data ed ora della misura Conservazione della cella conduttometrica Al termine delle misure la cella conduttometrica deve essere lavata accurata mente con acqua deionizzata e conservata immersa in una soluzione di acqua deio nizzata e alcool etilico 1 1 Determinazione della costante di cella La costante di cella un parametro caratteristico di ogni cella di misura Essa solitamente si discosta poco dal valore nominale fornito dalla ditta costruttrice tuttavia opportuno un controllo periodico circa ogni 6 mesi da eseguire utilizzando le soluzioni di cloruro di potassio a conducibilit nota preparate come descritto in seguito Utilizzando cloruro di potassio per analisi essiccato in stufa a 140 C per almeno 1 ora preparare la seguente soluzione madre di KC1 0 1 M 3 7279 g di KCI in matraccio tarato da 500 ml Dalla soluzione madre per diluizione in matracci tarati si ottengono le soluzioni di riferimento con conducibilit teorica riportata in tabella 3 3 con le quali si pro cede con la misura della conducibilit secondo il seguente schema disattivare la compensazione per la temperatura T C 0 ed impostare il va lore della costante di cella uguale ad 1 0000 misurare la conducibilit dell acqua deionizzata Cac utilizzata per preparare le soluzioni di KCI termostatandola alla temperatura di 20 e 25 C termostatar
274. ti in questo periodo sulle acque del Lago Maggiore Bonomi et al 1970 venne successivamente corretto La temperatura di riferimento per l espressione dei valori di conducibilit stata di 18 C sino al 31 Dicembre 1994 La correzione per la temperatura era effettuata per lettura della temperatura del campione durante la misura e successiva correzione sulla base dei coefficienti riportati da Rodier 1971 Con l adozione del conduttime tro Radiometer CDM 84 nel 1981 la correzione della temperatura stata effettuata automaticamente dallo strumento con correzione del 2 3 per grado centigrado di scostamento dalla temperatura di riferimento Dal 1 Gennaio 1995 la temperatura di riferimento stata portata a 20 C per uniformit con il valore prevalentemente uti lizzato in altri Paesi europei Per una discussione sulla validit e applicabilit delle correzioni per la temperatura ai diversi tipi di acque si rimanda al paragrafo 4 2 8 2 2 4 ALCALINIT TOTALE Le prime determinazioni sono state effettuate nel marzo aprile 1943 e nel set tembre 1946 sulle acque del Lago Maggiore il metodo utilizzato era la titolazione acidimetrica con indicatore metilarancio Pirocchi 1947 Tab 2 8 Altre misure sono state eseguite nel 1949 50 nel corso dello studio comparato sui laghi Mergozzo e Maggiore Baldi et al 1953 utilizzando acido cloridrico 0 1 N ed indicatore me til porpora di Fleisher Numerose altre determinazioni sono state eseguite n
275. timonio tartrato che porta alla formazione di un complesso antimonio fosfomolibdico a sua volta ridotto dall acido L ascorbico al complesso blu di molibdeno che presenta il massimo di assorbanza a 882 nm Range di utilizzo e ripetibilit Tab 3 19 Range di utilizzo LOD LOQ e ripetibilit dell analisi del fosforo totale a diverse concentrazioni espresse in ug PI Ripetibilit Cuvetta cm Range di misura LOD LOQ Concentrazione C V 10 4 60 4 9 7 17 5 15 9 5 22 6 5 40 4 0 4 8 400 6 14 14 11 5 18 5 6 32 3 4 137 3 9 246 2 3 303 3 6 Tab 3 20 Range di utilizzo LOD LOQ e ripetibilita dell analisi dell azoto totale a diverse concentrazioni espresse in mg N 1 1 Ripetibilit Cuvetta cm Range di misura LOD LOQ Concentrazione C V 2 0 30 2 00 0 13 0 20 0 92 3 1 1 47 2 9 1 0 40 6 00 0 20 0 30 0 54 5 6 0 84 3 6 1 21 3 3 4 85 0 8 Reagenti I Miscela ossidante 50 g di potassio persolfato K2S Ox allo 0 001 massimo di azoto Merck n 5092 30 g di acido borico 14 g di sodio idrossido in gocce portati a 1000 ml con acqua deionizzata H Acido solforico 98 contenente al massimo 0 0005 di azoto Merck n 748 III Miscela di reagenti Metodologie analitiche e controlli di qualit 67 0 340 g di potassio antimonio tartrato KOOC CHOH COOSb H O sciolti in circa 50 ml di acqua deionizzata 8 1 g di ammonio eptamolibdato NHy AM0 0 4 4H30 sciolti in circa 100 ml di acqua deionizzata 100 ml
276. tivita io nica media Quest ultimo pu essere valutato con diverse approssimazioni Stumm amp Morgan 1981 tra cui quella di Debye Huckel adatta a forze ioniche inferiori a 0 005 M log f Az VI o usando l approssimazione di Debye Huckel in forma estesa adatta a forze ioniche comprese tra 0 005 M e 0 1 M 132 Metodologie analitiche e controlli di qualit A 1 Bs vI dove A e B sono delle costanti che in acqua a 20 C hanno valore 0 498 e 0 327 ri spettivamente s la dimensione di ogni ione in Angstrom ed 7 la forza ionica cal colata dalle concentrazioni molari C e dal numero di cariche dello ione in esame z 1 0 5 C Z La 18 edizione dello Standard Methods A P H A 1992 propone l equazione di Davies gi riportata da Stumm amp Morgan 1981 per il calcolo della conducibi lit corretta per la forza ionica con la seguente formula CE CE y 2 log f Az dove y il coefficiente di attivit calcolato dalla seguente equazione valida per acque con forza ionica fino a 0 5 M os i 0 1 y 1 0 IVI Il confronto fra conducibilit misurata e calcolata utilizzando le formule 1 e 2 su campioni aventi un bilancio ionico attendibile viene fornito dalle figure 4 13 e 4 14 rispettivamente per acque superficiali e meteoriche Nel caso delle acque su perficiali evidente il progressivo scostamento dai valori di conducibilit calcolata dalla retta 1 1 con il crescere del contenuto dei solut
277. to da personal computer tramite software Tecator Super Flow EX Per ulteriori dettagli riguardanti installazione manutenzione ed eliminazione di inconvenienti consultare i manuali dei singoli componenti strumentali Reagenti La preparazione dei reattivi deve essere eseguita utilizzando solo acqua ultrapura degasata con elio per circa 10 minuti C Carrier acqua ultrapura degasata con elio per circa 10 minuti R1 Reattivo 1 nella bottiglia graduata pesare 34 g di sodio salicilato per analisi e 0 4 g di sodio nitroprussiato per analisi aggiungere circa 150 ml di acqua ul trapura sciogliere e portare al volume finale di 200 ml con acqua ultrapura la bottiglia deve essere avvolta con carta di alluminio per proteggere il reattivo dalla luce Questo reattivo stabile per due settimane 76 G A Tartari amp R Mosello R2 Reattivo 2 in un matraccio da 1000 ml aggiungere 200 g di sodio citrato triba sico biidrato e 20 g di sodio idrossido sciogliere e portare a volume con acqua deionizzata ultrapura questo reattivo stabile per sei mesi Nella bottiglia graduata per il reattivo 2 aggiungere 0 29 g di sodio dicloroiso cianurato per analisi Kodak n 10511 ed aggiungere 50 ml di acqua ultrapura a dissoluzione completa aggiungere 200 ml della soluzione sodio citrato so dio idrossido precedentemente preparata Il reattivo R2 va preparato ed utilizzato giornalmente Condizioni strumentali Lo schema di processo manifold per
278. to della stesura di questo lavoro stato svolto da due per sone questo stato reso possibile dalle attivit di tutti i colleghi che attualmente operano nel settore chimico o che vi hanno operato nel passato Inoltre l esame delle attivit del reparto chimico svolto nel volume non deve fare pensare a questo come ad un settore separato o distinto dagli altri Al contrario l integrazione esistente ad esempio con le ricerche biologiche e di limnologia fisica sempre stato elevatis simo sia per l approccio multidisciplinare necessario per affrontare efficacemente i problemi limnologici che per la scelta e la tradizione dei ricercatori e dei tecnici operanti nell Istituto Italiano di Idrobiologia Concludo quindi con l augurio che questo lavoro possa costituire una ulteriore fase di comunicazione e dialogo con i numerosi Istituti di ricerca nazionali ed inter nazionali con i quali sempre esistita una ampia e fattiva collaborazione Dr Riccardo de Bernardi direttore dell Istituto Italiano di Idrobiologia 1 INTRODUZIONE L evoluzione a lungo termine della chimica delle acque superficiali e delle depo sizioni atmosferiche costituisce un aspetto fondamentale per la comprensione dei complessi fenomeni che regolano le interazioni fra atmosfera bacino imbrifero ed acque Infatti ormai riconosciuto che alcuni fenomeni avvengono su scala tempo rale di decenni o secoli e questi non sono adeguatamente studiati dalle ricerche tra dizio
279. tralizzazione causava per inconvenienti di con taminazione per la presenza di fosforo nel sodio idrossido con conseguente diminu zione della ripetibilit ed aumento del limite di detezione Tab 2 23 Metodologie utilizzate per la mineralizzazione del fosforo organico a fosforo inorganico per la determinazione del fosforo totale ug P 1 Periodo di Bibliografia Metodo L 0 Q Media D S C V Bibliografia utilizzo metodo riferimento 1973 75 1 Idrolisi acida a 120 C 2 1975 82 3 Idrolisi acida a 120 C 4 Idrolisi acida a 120 C 5 19 1 3 6 8 5 47 2 8 6 0 416 9 6 2 3 1982 96 6 Idrolisi con scansione di pH 14 5 0 8 16 0 da basico ad acido a 120 C 14 1 6 11 5 cuvetta passo ottico 4 cm 18 1 0 5 6 32 1 1 3 4 137 5 4 3 9 303 10 9 3 6 cuvetta passo ottico 10 cm 9 14 0 8 Dal 40 1 6 4 0 1 Menzel amp Corwin 1965 2 Mosello 1973 3 Golterman 1969 4 Tartari 1980 5 Vaccarone 1983 6 Valderrama 1981 Le modalit dell ossidazione sono cambiate nel 1982 quando si sono utilizzate le condizioni gi descritte per l azoto totale che permettono la simultanea ossidazione dei composti contenenti azoto e fosforo grazie alla scansione da pH 9 7 a pH 5 6 Valderrama 1981 Questa metodica attualmente in uso descritta nel paragrafo 3 6 7 Anche per le concentrazioni di fosforo totale la confrontabilit fra i dati prodotti in anni diversi molto buona L attenzione sempre prestata a questa determinaz
280. trapura filtrata a 0 22 um questa soluzione si conserva per diverse settimane Eluente AG14 e AS14 sodio bicarbonato 0 6 mM e sodio carbonato 4 8 mM preparato per diluizione di 50 ml di soluzione concentrata a 5 Metodologie analitiche e controlli di qualit 93 1 di acqua deionizzata ultrapura filtrata a 0 22 um Il flusso di eluente consigliato di 1 3 ml al minuto Soppressore autosoppressione elettrochimica a micromembrana ASRS I e SRS Controller posizionato al livello di corrente 2 corrispondente a 100 mA La conducibilit dell eluente soppresso compresa tra 12 e 20 uS cem ATTENZIONE il Controller SRS del soppressore ASRS deve essere acceso qualche istante prima di attivare il flusso della pompa e spento immediatamente dopo aver fermato il flusso dell eluente Questa se quenza indispensabile in quanto gli elettrodi all interno del ASRS vengono raffreddati dallo stesso flusso di eluente tuttavia altrettanto importante non far passare eluente nel soppressore ASRS con il Con troller SRS spento in quanto sono sufficienti pochi secondi per cau sare una notevole perdita di efficienza del soppressore con conse guente diminuzione della sensibilit analitica Condizioni di integrazione Le condizioni di integrazione vengono ottimizzate con il programma Dionex AI 450 Optimize che permette di modificare i parametri di ogni metodo Nelle condizioni di lavoro qui indicate si ottengono cromatogrammi come quello riportato
281. tura in continuo del pH contemporanea all aggiunta del titolante permette di condurre la titolazione ad un primo punto finale end point avente pH compreso tra 4 5 e 3 5 valore comunemente utilizzato pH 4 5 raggiunto questo primo end point e memorizzato il volume di acido erogato Vj la titolazione prosegue fino al secondo punto finale rigorosamente di 0 3 unit di pH inferiori al primo end point memorizzando il volume erogato V3 La diminuzione di 0 3 unit di pH corrisponde ad un raddoppio della concentra zione idrogenionica cos che il punto di equivalenza della titolazione pu essere cal colato per semplice estrapolazione come riportato in figura 3 3 l alcalinit totale viene poi calcolata dalla seguente equazione dove Na la normalit dell acido tito lante 2V V x N x1000 Alcalinit totale meq 1 volume campione titolato ml Questo metodo pu essere considerato come una titolazione di Gran ottenuta per regressione su due punti opportunamente scelti al fine di rendere i calcoli pi sem plici tale semplificazione tuttavia rende la determinazione meno precisa rispetto al metodo di Gran in quanto un piccolo errore nei valori di V e V2 si ripercuote pe santemente sul calcolo dell alcalinit Per questo motivo nell analisi di campioni a Metodologie analitiche e controlli di qualit 43 basso contenuto di alcalinit consigliabile utilizzare il metodo di Gran a questo scopo nel programma wA
282. u campioni prove nienti dagli stessi ambienti fiumi laghi e acque meteoriche Bilancio ionico e confronto fra conducibilit misurata e calcolata possono essere utilizzati per attribuire un punteggio alla qualit dell analisi Esempi in tal senso sono forniti dal criterio usato per la validazione dei dati analitici ottenuti dall analisi delle acque di pioggia eseguite nell ambito della rete EMEP Schaug 1988 adottati anche nella rete italiana RIDEP Mosello et al 1990b Tabb 4 5 e 4 6 Natural mente la soglia di qualit da adottare a discrezione del responsabile del laborato rio in relazione all utilizzo dei dati e di altre considerazioni Nel laboratorio del l Istituto Italiano di Idrobiologia sono generalmente accettati i risultati con coeffi ciente di variazione percentuale su bilancio ionico e conducibilit inferiori al 4 6 per campioni di acque superficiali laghi e fiumi mentre per le acque meteoriche la differenza percentuale A deve essere nella categoria I di tabella 4 5 e 4 6 Sui campioni che oltrepassano questi limiti vengono ripetute le analisi e nel caso che la seconda analisi confermi la non rispondenza dei normali criteri di consistenza in G A Tartari amp R Mosello 137 terna si esaminano le possibili cause e si confrontano se disponibili le precedenti analisi eseguite sulle acque provenienti dallo stesso ambiente Tab 4 5 Categorie dei risultati analitici sulla base delle differenze nelle concent
283. ualmente in uso e riportare le procedure per il controllo della qualit analitica in uso e descrivere le esperienze di intercalibrazione a cui il laboratorio ha partecipato 2 SVILUPPO DELLA STRUMENTAZIONE E DELLE METODOLOGIE ANALITICHE In questo capitolo si fa riferimento unicamente alle metodologie di analisi chimi che adottate presso l Istituto Italiano di Idrobiologia Un esame dello sviluppo della strumentazione e delle metodologie avvenute nell ambito pi generale delle ricerche limnologiche esula dagli scopi di questo lavoro Per approfondire questo argomento si consiglia la consultazione di letteratura specializzata un ulteriore guida per se guire l evoluzione delle metodiche costituita dalle diverse edizioni di trattati di metodologie chimiche quali ad esempio lo Standard Methods for the examination of water and wastewater curato dalla American Public Health Association dalla American Water Works Association e dalla Water Pollution Control Federation che dalla prima edizione 1917 ad oggi ha avuto 18 edizioni Le citazioni che verranno fatte in questo capitolo e nei successivi riguardanti la strumentazione e le relative ditte produttrici hanno unicamente lo scopo di docu mentare le condizioni di lavoro presso il laboratorio chimico del C N R Istituto Ita liano di Idrobiologia Pertanto esse non implicano alcuna qualit superiore di questi prodotti rispetto ad analoghi presenti sul mercato Le fonti consultate per la
284. uire il filtro In laboratorio il campione viene fissato con 1 ml di acido nitrico al 65 ultra puro per la determinazione dei metalli Per una descrizione pi approfondita sulle modalit di campionamento e conservazione dei campioni si rimanda a Henriksen amp Balmer 1977 I campioni cos prelevati ed ordinati in cassette vengono conservati in frigori fero a 4 C fino al giorno dell analisi che deve essere effettuata entro sei mesi dalla data di campionamento Calibrazione Per la preparazione degli standard di lavoro consigliabile utilizzare soluzioni per assorbimento atomico gi pronte per l uso contenenti 1 00 mg per millilitro del metallo in esame Utilizzare vetreria lavata con acido nitrico circa 0 2 N risciacquata esclusivamente con acqua ultrapura Portare a volume con acqua ultrapura nelle so luzioni standard utilizzate per la calibrazione dopo aver portato a volume con acqua ultrapura aggiungere 2 ml di acido nitrico al 65 per analisi di metalli pesanti in 100 ml di standard Con questa aggiunta gli standard ed i campioni sono nelle stesse condizioni di diluizione dei campioni Le concentrazioni degli standard di lavoro devono essere scelte ed ottimizzate in funzione del tubo di grafite utilizzato del volume di campione iniettato nel fornetto di grafite del tempo impostato per il raggiungimento della temperatura di atomizza zione e del flusso di gas argon all interno del tubo di grafite al momento dell atomiz zazion
285. unte in tabella 3 33 sono utiliz zabili per una settimana e si conservano a temperatura ambiente in recipienti da 100 ml in policarbonato con tappo a vite e bocca larga di facile accesso alla siringa per il prelevamento ogni recipiente e ogni siringa devono essere utilizzati sempre e solo per lo stesso standard Tab 3 33 Concentrazioni in mg I delle soluzioni standard multielemento per la calibra zione degli anioni in cromatografia ionica Variabile St 0 St 1 St 2 St 3 St 4 St 5 St 6 St 7 cr 0 05 0 10 0 20 0 50 1 00 2 00 5 0 10 0 N NO3 0 050 0 100 0 200 0 500 1 000 1 50 3 00 5 00 SO 0 025 0 50 1 00 2 50 5 00 10 00 25 0 50 0 Analisi Le seguenti note analitiche sono indicative e relative alla strumentazione prece dentemente citata che si presuppone approfonditamente conosciuta dall utilizzatore per ulteriori informazioni tecniche vedere quindi gli specifici manuali relativi alle colonne e alla strumentazione Dionex e Thermo Separation Products Prima di iniziare un ciclo analitico colonne di separazione e soppressore vanno equilibrati con il flusso degli eluenti per almeno 30 minuti fino ad ottenere una linea di base stabile al range conduttometrico di lavoro verificare la stabilizzazione iniettando qualche standard L analisi dei campioni viene eseguita iniettando standard e campioni in un loop a volume fisso solitamente da 50 o 100 ul Volendo migliorare la sensibilit senza diminuire il fondoscala di rivelazione
286. utilizzando i valori percentuali per grado centigrado riportati tra parentesi Cond a 18 C Cond 20 C x 0 956 2 3 Cond a 20 C Cond 18 C x 1 046 2 3 Cond a 20 C Cond 25 C x 0 900 2 0 Cond a 25 C Cond 18 C x 1 147 2 1 Il fattore di trasformazione f pu essere calcolato dalla seguente equazione che tiene conto della differenza tra la temperatura di riferimento tir e la temperatura del campione tis dove f 1 Coefficiente C x tig tmis I valori del coefficiente per grado centigrado variano a seconda degli ioni pre senti nel campione ed in funzione della temperatura Valori indicativi per le acque naturali sono 0 023 a 18 C 0 022 a 20 C e 0 019 a 25 C corrispondenti rispetti vamente a 2 3 2 2 e 1 9 per grado centigrado Rodier 1984 A P H A 1992 Per una discussione pi approfondita sui fattori di correzione per la temperatura si rimanda al paragrafo 4 2 8 Tab 3 2 Range di utilizzo e ripetibilit del metodo per la determinazione della conducibilit elettrica Ripetibilit Range di misura uS cm uS cm C V 0 50 1500 14 3 1 4 186 1 0 6 Misura CDM83 Radiometer Le seguenti indicazioni riguardano specificatamente il conduttimetro Radiometer CDM83 con cella conduttometrica CDC304 da 1 0 cm e sensore di temperatura T801 le misure vengono eseguite senza agitazione Lo strumento impostato sulla temperatura di riferimento tREF di 20 C ed il fattore di c
287. zate che guidavano l esecuzione delle analisi nel laboratorio tuttavia solo dalla seconda met degli anni settanta con il crescere dell attenzione per le ricerche ambientali con l aumentare di studi coinvolgenti pi laboratori e con l emanazione di leggi nazionali e comunitarie che si delinea la necessit di un mag giore controllo della qualit analitica Metodoligie analitiche e controlli di qualit 147 La capacit di adeguamento del laboratorio stata pronta e completa anche alla luce dei numerosi rapporti di collaborazione sempre esistiti con altri Istituti di ri cerca Si ricordano in tal senso gli studi sull eutrofizzazione promossi dall OECD 1972 78 il Gruppo di Studio per la chimica delle deposizioni atmosferiche nel Nord Italia 1982 85 il coordinamento nazionale degli studi sulla chimica delle deposizioni atmosferiche 1988 92 le ricerche patrocinate dalla Comunit Euro pea 1986 96 Queste attivit hanno richiesto la partecipazione ed in molti casi l organizzazione di numerosi esercizi di intercalibrazione estremamente utili per mettere a fuoco e risolvere i problemi analitici Molto formativa stata anche la partecipazione alla certificazione analitica di soluzioni acquose svolta in collabora zione con i migliori laboratori europei nell ambito delle attivit del Bureau Commu nitaire de Reference della Comunit Europea Queste collaborazioni e le diverse e nuove attivit di ricerca unite alla pi sofi
288. ze massime fra nuovi e vecchi standard nell ordine di grandezza del 3 Tutte le operazioni di diluizione si eseguono con acqua deionizzata ultrapura filtrata a 0 22 um A causa della limitata solubilit e dell elevata idratazione dei sali di calcio e ma gnesio si consiglia l uso di soluzioni standard a singolo elemento pronte per l uso alla concentrazione di 1 mg ml Soluzioni madre multielemento M in matraccio da 500 ml conservabile per un mese 5 ml standard Na 10 mg Nal 5 ml standard K 10mg KI 5 ml standard Mg 10 mg Mg 25 ml standard Ca 50 mg Cal N in matraccio da 1000 ml conservabile sei mesi a pH circa 3 0 76378 g NH Cl in 1000 ml 200 mg N NH I Per stabilizzare la soluzione madre N prima di portare a volume acidificare con 300 pl di acido cloridrico 30 per analisi il pH finale deve essere di circa 3 Gli standard multielemento vengono preparati partendo dalle soluzioni madre precedentemente descritte per diluizione in matraccio da 200 ml per lo standard 0 ed in matraccio da 100 ml per gli standard da 1 a 8 lo schema delle diluizioni riportato in tabella 3 35 mentre le concentrazioni risultanti sono riportate in tabella 3 36 Tab 3 35 Diluizioni delle soluzioni madre M e N per la preparazione delle soluzioni standard multielemento per la calibrazione dei cationi in cromatografia ionica St 0 St 1 St 2 St 3 St 4 St 5 St 6 St 7 St 8 Soluzione in in in in in in in in in madre 200ml 100ml
289. zione Terminato l azzeramento con i bianchi prima di iniziare le letture dei campioni consigliabile annotarsi il valore di assorbanza negativa che lo spettrofotometro vi sualizza in assenza della cuvetta di lettura pari alla somma di tutti i precedenti azze ramenti rispetto all azzeramento con aria ad esempio 0 078 u A questo valore deve restare costante per tutto il tempo della lettura dei campioni come indice di sta bilit dello strumento qualora vi fosse una deriva si deve eseguire un altro azzera mento con lo stesso bianco precedentemente utilizzato il pi significativo 3 6 2 MODALIT DI CALIBRAZIONE Vengono qui trattati alcuni concetti generalizzabili a tutte le determinazioni in assorbimento molecolare quali la frequenza di calibrazione la linearit ed il con fronto della retta di calibrazione attuale con le precedenti calibrazioni Le determinazioni spettrofotometriche descritte in questo capitolo sono caratte rizzate da una notevole ripetibilit nel tempo determinata dalla stabilit del compo sto generato per reazione tra l analita ed i reattivi aggiunti Per questi motivi le cali brazioni eseguite in anni diversi risultano perfettamente confrontabili pertanto ri sulta sufficiente eseguire delle calibrazioni annuali allo scopo di verificare la con frontabilit della determinazione ed in particolare la stabilit della risposta strumen tale dello spettrofotometro Tutte le determinazioni spettrofotometric
290. zzo permette la verifica della corretta impostazione delle condizioni di analisi e la congruit dei valori ottenuti da diversi operatori nel tempo e fra una calibrazione e l altra La carta di controllo pu essere costituita da un campione sintetico preparato al l interno del laboratorio 0 acquistato oppure pu essere preparata utilizzando acque naturali trattate opportunamente filtrazione aggiunta di stabilizzanti o correzione della concentrazione con l aggiunta di soluzioni standard Nel laboratorio dell Istituto Italiano di Idrobiologia sono attualmente utilizzate carte di controllo a diverse concentrazioni per le seguenti determinazioni conduci bilit alcalinit fosforo reattivo e totale azoto totale azoto ammoniacale silice re attiva cloruri solfati nitrati calcio magnesio sodio e potassio G A Tartari amp R Mosello 117 La preparazione di queste soluzioni viene eseguita a partire da 3 5 litri di un campione di acqua naturale filtrata su filtro da 1 um e fissata con cloroformio a con centrazione finale dello 0 2 nel caso dell azoto ammoniacale preferibile acidifi care il campione a circa pH 3 5 4 al posto dell aggiunta di cloroformio A questi campioni conservati in bottiglia di polietilene da 3 5 litri viene aggiunta un aliquota di soluzione standard al fine di portare la concentrazione finale al valore desiderato I campioni dopo omogeneizzazione vengono lasciati stabilizzare per una settimana prima essere

Tartari, G.A. & R. Mosello. 1997. Metodologie analitiche e controlli di

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