L'acqua potabile

drinking water

Il giudizio di potabilità dell'acqua si basa su diversi parametri che variano secondo le singole realtà di ciascun paese.
L'acqua è largamente, ma irregolarmente, distribuita in natura: oceani, mari, laghi e fiumi occupano più del 70% della superficie totale del pianeta. Lo scambio di acqua tra la superficie del globo e l'atmosfera è continuo: dalla superficie degli oceani, dei mari, dei fiumi, del suolo umido, una grande quantità di acqua evapora continuamente e si espande nell'atmosfera sotto forma di vapore. Quando il vapore acqueo raggiunge una zona a temperatura relativamente bassa, condensa, formando le nubi, che in opportune condizioni danno luogo alle precipitazioni atmosferiche (pioggia, neve ecc.). L'acqua piovana in parte evapora e ritorna all'atmosfera, in parte scorre sulla superficie del suolo formando ruscelli, torrenti, fiumi, laghi, che la conducono nuovamente al mare; un'altra parte che si infiltra nel sottosuolo e prende il nome di acqua tellurica, in seguito riafiiora dal terreno nelle sorgenti.
Le acque di superficie non sono adatte per il consumo umano, in quanto sono molto impure e facilmente inquinabili, specialmente in vicinanza di centri abitati e di stabilimenti industriali. Esistono comunque dei mezzi fisici e chimici adatti a rendere potabile un'acqua inquinata. Le acque che si infiltrano nel terreno sciolgono lungo il loro tragitto quantità variabili di sali e contemporaneamente si liberano delle sostanze sospese e della carica batterica assunta dalla superficie del suolo. Queste acque fuoriescono naturalmente da aperture del terreno, provenienti da strati più o meno profondi (falde) e costituiscono le sorgenti. Le acque di sorgente contengono disciolti sali, la cui qualità e quantità dipende dalla natura del terreno attraversato. Quando dalle sorgenti fuoriesce acqua di qualità idonea e di portata sufficiente, come avviene generalmente in montagna o in collina, questa viene
convogliata in tubazioni di raccolta e di distribuzione (acquedotti). In pianura invece si ricorre a trivellazioni più o meno profonde per utilizzare l'acqua delle falde acquifere: l'acqua affluisce poi nei pozzi o viene prelevata con pompe.

Potabilità dell'acqua - La potabilità è uno dei requisiti fondamentali che deve possedere l'acqua utilizzata per il consumo umano. Il giudizio di potabilità è tuttavia molto complesso perché si basa su diversi parametri; inoltre i limiti di accettabilità per molte sostanze che possono essere presenti nelle acque destinate all'uso alimentare sono diversi di paese in paese. L'Organizzazione Mondiale della Sanità ha definito alcune norme internazionali in cui vengono indicate le concentrazioni massime ammissibili per alcuni componenti. Tali indicazioni non sono però del tutto sufficienti a definire la quantità di un gran numero di composti che possono accidentalmente inquinare le acque destinate all'uso potabile. Ogni paese possiede delle proprie norme che corrispondono alle singole realtà che si vengono a creare in seguito a problemi ambientali ed industriali. Comunemente il giudizio di potabilità viene emesso in seguito alle seguenti rilevazioni:

- studio dei caratteri organolettici;
- studio dei caratteri fisici;
- studio dei caratteri chimici, limitato alla ricerca degli indici di inquinamento;
- studio della durezza e del residuo secco;
- studio dei caratteri batteriologici.

Caratteri organolettici - La valutazione dei caratteri organolettici dell'acqua si esegue attraverso l'apprezzamento della limpidezza, del colore, dell'odore e del sapore. Si tratta in pratica di apprezzamenti soggettivi, in particolar modo per quanto riguarda l'odore ed il sapore: nella valutazione di queste due caratteristiche risulta infatti determinante l'abitudine all'uso di un determinato tipo di acqua. La valutazione della limpidezza e del colore, eseguita col semplice esame visivo, può essere utile per stabilire in quale misura siano stati efficaci i trattamenti di chiarificazione, eventualmente eseguiti, o per decidere sulla necessità di procedere con trattamenti chimico-fisici che conferiscono l'opportuna limpidezza e colore. Valutazioni meno soggettive vengono eseguite con misure strumentali di torbidità e colorimetriche. Gli indici fisici più importanti per le acque potabili sono la temperatura a cui l'acqua sgorga dalla sorgente e la conducibilità elettrica. Si considera ottimale un'acqua di sorgente con una temperatura compresa tra i 7 e i 15°C. Ha molta importanza anche l'osservazione di eventuali variazioni di temperatura: le acque più profonde (che generalmente
sono più pure e meno soggette ad inquinamenti casuali) sono caratterizzate da una temperatura di sorgente costante, le acque più superficiali sono invece soggette a variazioni della temperatura di sorgente, in quanto risentono sensibilmente delle variazioni della temperatura atmosferica. La conducibilità elettrica è un indice della salinità dell'acqua; anche la costanza di questo valore è indicativa della qualità dell'acqua potabile: infatti le acque più profonde hanno un contenuto in sali più costante di quelle superficiali.
L'esecuzione di un'analisi chimica completa di un'acqua destinata ad uso potabile comporta tutta una serie di analisi quantitative tra cui le più frequenti sono: la ricerca di cationi e di anioni, di idrocarburi, olii minerali, pesticidi, insetticidi e inquinanti accidentali. La presenza di alcuni composti fornisce indicazioni sulla provenienza e sull'eventuale inquinamento subìto dall'acqua. Per esempio, l'acqua dei pozzi situati vicino al mare può essere inquinata da acqua marina per infiltrazione ed in tal caso il cloro è presente in quantità maggiori rispetto ai valori normali. L'eccessiva presenza di cloro in acque potabili provenienti da pozzi o sorgenti lontane dal mare è invece indizio di inquinamento da liquami di fogna. L'acqua si può distinguere in acqua pura (con un basso contenuto in cloro: 5 mg/l), in acqua potabile (con un contenuto di cloro medio: 35 mg/l) e acqua non potabile (con un contenuto in cloro superiore a 35 mg/l). Il cloro contenuto nelle acque potabili si trova sottoforma di sali di sodio o di magnesio. In realtà alle acque potabili spesso viene aggiunto del cloro per le sue proprietà battericide, ma, a trattamento ultimato, il residuo di cloro aggiunto non dovrebbe superare gli 0,2 mg/l, che si sommano a quelli già presenti naturalmente nell'acqua. Non sono rari i casi in cui l'acqua della rete idrica presenti un forte odore di cloro: ciò significa che l'impianto di clorazione non funziona adeguatamente.
Le acque naturali, di qualunque origine, contengono in soluzione delle sostanze organiche provenienti dalla decomposizione di sostanze vegetali. La determinazione delle sostanze organiche viene eseguita facendo reagire l'acqua con un composto capace di fornire ossigeno; è un dato di notevole interesse igienico perché il consumo di ossigeno risulta più elevato per le acque di recente inquinamento. Anche la presenza di ammoniaca e di nitriti è un sicuro indice di inquinamento recente; in questi casi l'acqua non è potabile anche se questi due composti sono presenti in tracce.
La presenza di fosfati nell'acqua invece spesso corrisponde ad un inquinamento di origine animale, specie se si accompagna ad un alto contenuto di cloruri; talvolta può però essere causato da detergenti.

Durezza - Tra i parametri che indicano la potabilità di un'acqua vi è quello della sua durezza. Vengono chiamate "dure" le acque contenenti notevoli quantità di bicarbonato di calcio e magnesio. Queste acque possiedono la caratteristica di formare poca schiuma col sapone col quale formano sali poco solubili difficilmente eliminabili. La durezza dell'acqua dovuta ai bicarbonati si chiama "durezza temporanea" perché scompare dopo l'ebollizione. Ma nell'acqua sono disciolti anche altri sali che non si decompongono per ebollizione e rimangono in soluzione: essi costituiscono la "durezza permanente" dell'acqua. La somma della durezza temporanea e di quella permanente viene chiamata "durezza totale". In ogni paese si usano diverse unità di misura. In Italia e in Francia la durezza dell'acqua viene misurata in gradi francesi: un grado francese corrisponde a 10 mg di carbonato di calcio per litro d'acqua e si indica con il seguente simbolo: °F. In base alla loro durezza le acque vengono classificate in: acque dolcissime (durezza 0-7°F), acque dolci (7-15°F), acque dure (15-22°F), acque molto dure (22-35°F) e acque durissime (superiori a 35°F).

Composizione microbiologica - L'acqua potabile non è sterile, cioè non è priva di microrganismi di qualsiasi specie come succede per l'acqua distillata più volte o passata attraverso appositi filtri. La composizione microbiologica delle acque è assai varia e dipende da molti fattori. I microrganismi presenti possono essere patogeni (agenti di malattie infettive) o non patogeni. Questi ultimi vivono normalmente nell'acqua e non sono pericolosi per l'organismo umano; se sono presenti in quantità eccessive possono alterare le caratteristiche organolettiche dell'acqua, ma nell'acqua destinata ad uso potabile di solito non raggiungono tali livelli. I microrganismi patogeni invece non vivono normalmente nell'acqua, essendo un ambiente a loro sfavorevole, per cui la loro presenza indica una contaminazione con liquami di fogna o con escrementi di animali. L'assenza di microrganismi appartenenti alla normale flora intestinale indica anche l'assenza di microrganismi patogeni. Fra i microrganismi di origine fecale normalmente utilizzati come indice di inquinamento si trovano l'Escherichia coli, lo Streptococcus faecalis e il Clostridìum peifriugens. I primi due non sopravvivono a lungo nell'acqua, essendo un ambiente a loro sfavorevole, mentre il terzo è più resistente e le sue spore sopravvivono più a lungo e resistono generalmente anche alle dosi di cloro normalmente impiegate per la potabilizzazione. Le analisi batteriologiche sono indispensabili per controllare la potabilità di un'acqua e devono anche essere frequenti per evitare il rischio di contaminazioni spesso occasionali che possono non apparire dall'analisi di un solo campione. Le acque originariamente inquinate e sottoposte a trattamenti per la potabilizzazione devono essere controllate con analisi molto frequenti ed accurate. Tra le malattie più facilmente trasmesse tramite l'acqua si trovano le malattie gastrointestinali acute causate da Escherichia coli enteropatogeni ed enterotossinogeni e dalle salmonelle; le shighelle possono causare dissenteria batterica; il vibrio cholerae causa il tristemente noto colera; si conoscono inoltre l'epatite virale (di tipo A), la febbre tifoide e l'amebiasi.

La potabilizzazione delle acque - Molti centri abitati, grandi e piccoli, non dispongono per il loro approvvigionamento idrico di sorgenti o di pozzi profondi che abbiano sicuri requisiti di potabilità. In questo caso si deve utilizzare acqua di per sé non potabile, che deve essere sottoposta a trattamenti di correzione o di depurazione o a entrambi. La correzione ha per obiettivo il miglioramento dei caratteri organolettici, fisici e chimici dell'acqua; la depurazione ha invece lo scopo di rendere le acque potabili dal punto di vista microbiologico. La correzione delle acque si può effettuare con mezzi chimici o fisici. L'acqua può presentare odore e sapore sgradevoli dovuti alla presenza di flora vegetale (alghe) che possono svilupparsi nei bacini di raccolta, inconveniente che può essere evitato aerando spesso l'acqua tramite agitazione e aggiungendo periodicamente piccolissime quantità di solfato di rame. Le acque torbide o lievemente colorate vengono corrette con trattamenti chimici tramite sostanze che provocano la precipitazione delle particelle in sospensione e delle eventuali sostanze coloranti (coagulazione), oppure con trattamenti fisici di sedimentazione o filtrazione. Se l'acqua contiene particelle di varie dimensioni finemente disperse bisogna abbinare due tipi di trattamenti, la sedimentazione prima, che allontana le particelle più grosse e la coagulazione con mezzi chimici in seguito, per allontanare le particelle di dimensioni inferiori.
La filtrazione consiste nell'eliminazione delle particelle solide presenti nelle acque tramite materiali filtranti, costituiti generalmente da sabbia silicea e antracite. La filtrazione può essere condotta con il sistema "lento" o con il sistema "rapido". Gli impianti che utilizzano la filtrazione lenta sono adatti per il trattamento di acque poco torbide, che quindi devono essere state precedentemente trattate. In genere questo tipo di impianto è costituito da una serie di bacini filtranti: i primi funzionano come prefiltranti, l'ultimo costituisce il vero e proprio bacino di filtrazione lenta. Questo tipo di filtrazione si effettua per gravità: l'acqua viene distribuita sul fondo di un bacino coperto di sabbia fine; dopo il passaggio attraverso questo strato di sabbia, l'acqua viene raccolta in un canale sottostante. La sabbia filtrante, contenuta sul fondo del bacino, si ostruisce progressivamente man mano che la filtrazione procede; si forma così una vera e propria membrana biologica che migliora anche le caratteristiche microbiologiche dell'acqua trattata. Dopo un periodo che va da due a sei settimane questo strato impedisce il passaggio dell'acqua essendo divenuto troppo spesso ed è necessario rinnovare il filtro.
Il processo di filtrazione rapida è invece effettuato dopo trattamenti per sedimentazione e coagulazione, in un recipiente chiuso in cui si introduce l'acqua sotto pressione.
Fra le operazioni più frequentemente destinate al miglioramento dei caratteri chimici si trovano quelle che riducono la durezza dell'acqua. Questa operazione è necessaria sia per le acque destinate ad uso potabile, sia per quelle utilizzate in molte industrie (cartiere, concerie, zuccherifici), in quanto le acque dure non si prestano all'alimentazione delle caldaie nelle quali, in seguito a riscaldamento ed evaporazione, vengono a formarsi incrostazioni che possono provocare inconvenienti anche gravi. L'addolcimento delle acque si può effettuare con diversi metodi chimici o con apposite resine. La depurazione delle acque con mezzi fisici sfrutta l'azione del calore e dei raggi ultravioletti. La depurazione col calore consiste nel portare l'acqua alla temperatura di ebollizione: dopo pochi minuti i microrganismi patogeni vengono distrutti. Naturalmente non è un metodo applicabile a grandi quantità di acqua e viene utilizzato solo in casi di estrema necessità che richiedono quantitativi di acqua limitati. La depurazione delle acque mediante raggi ultravioletti è basata sulle loro proprietà battericide. Il metodo tuttavia non è molto utilizzato a causa degli alti costi di gestione degli impianti. La depurazione delle acque con mezzi chimici si effettua con sostanze dotate di azione battericida legata al loro potere ossidante. Tra queste sostanze le più utilizzate sono l'ozono e il cloro. L'ozono possiede un'elevata attività microbicida e non altera i caratteri chimici ed organolettici dell'acqua. Viene prodotto dall'ossigeno atmosferico mediante apparecchi elettrici e fatto gorgogliare attraverso l'acqua da trattare. Gli impianti di ozonizzazione sono ancora molto costosi e richiedono un'accurata manutenzione e sorveglianza, per cui risulta economicamente più conveniente utilizzare il cloro che presenta costi minori. Il cloro può essere utilizzato libero, come gas, ed in tal caso si parla di "clorazione" delle acque, oppure si possono usare gli ipocloriti e in tal caso si parla di "clorurazione". La quantità di cloro aggiunto dipende dal grado di inquinamento dell'acqua. Esistono diversi trattamenti di clorazione dell'acqua; tra questi la "verdunizzazione", che consiste nell'utilizzare quantità molto piccole di cloro che risultano inavvertibili al gusto e all'olfatto. In questo caso l'acqua deve essere sottoposta ad una energica agitazione per favorire il massimo contatto tra cloro e microrganismi. Un altro trattamento è rappresentato dalla "superclorazione", che consiste nell'immettere quantità di cloro in forte eccesso rispetto a quella necessaria, riducendo il tempo di contatto a pochi minuti; l'eccesso di cloro viene poi eliminato per filtrazione su carbone attivo con cui vengono eliminati anche gli odori ed i sapori sgradevoli generati dall'azione del cloro. Un ulteriore trattamento di depurazione delle acque che non provoca cambiamenti nei caratteri organolettici è il processo della "cloramminazione", che consiste nell'aggiungere contemporaneamente e in proporzioni opportune cloro e ammoniaca. A seguito del trattamento si formano delle clorammine innocue ed insapori le cui proprietà antibatteriche sono confrontabili con quelle del cloro.
Ove si debba, per circostanze particolari, ricorrere all'acqua di mare per ottenere acqua potabile si può sottoporre l'acqua salata a distillazione. Il vapore che condensa viene poi aerato e addizionato di sali che conferiscono il normale sapore dell'acqua potabile. Questo sistema viene messo in pratica soprattutto sulle navi passeggeri che compiono servizi di linea nelle zone tropicali.

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