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Water Monitoring

25/05/2021


Il monitoraggio ambientale delle acque è una chiave importante per controllare e prendersi cura della vita umana e della salute dell'ambiente. La qualità dell'acqua influenza la fauna fluviale e marina, ma anche l'ambiente circostante.

Gli insediamenti prodotti dall'uomo, l'inquinamento e il cambiamento climatico generano da tempo problemi che possono influenzare direttamente la qualità delle fonti di approvvigionamento. Livelli di contaminazione in continuo aumento vengono rilevati nei corpi idrici a causa di fertilizzanti, metalli pesanti, pesticidi, ecc.


Trends in water quality
Trends in water quality in the evolution of water quality problems in industrialized countries. Reprinted from Tundisi et al. (2015)

I metodi di analisi della qualità dell'acqua destinata al consumo umano devono essere tali da garantire risultati affidabili e comparabili. I metodi di analisi devono soddisfare le caratteristiche minime di prestazioni definite dagli standard. Un elenco, non esaustivo, degli inquinanti che possono essere rilevati nei campioni è riportato nella tabella.


 INQUINANTEMETODO 
 Metalli pesantiICP-OS/Spettrofotometria 
 Non metalliSpettrofotometria 
 SurfattantiSpettrofotometria 
 BTEXGC-FID, con concentrazione precedente del campione 


Le acque superficiali, sotterranee e potabili sono attualmente monitorate in tutti i paesi su larga scala, guidando scelte critiche sia economiche che politiche.

La qualità dell'acqua è alla base di tutti i sistemi economici e sociali. L'inquinamento delle acque marine, fluviali e di tutte le acque superficiali sta influenzando in tutto il mondo e ha raggiunto un'importante risonanza negli ultimi decenni. Il disturbo degli ecosistemi colpisce principalmente la flora e la fauna, alterando la vita di molti organismi e portando all'estinzione di altri. È chiaro che questi aspetti hanno un impatto notevole sulla vita dell'essere umano e sull'economia su larga scala. 

Le autorità pubbliche (ma anche le imprese private) devono controllare periodicamente lo stato di contaminazione delle acque sotterranee e superficiali per far rispettare la riduzione dell'inquinamento e la conformità alla legge ambientale.

La maggior parte dei controlli viene eseguita campionando manualmente le acque e inviando i campioni ad un laboratorio autorizzato per l'analisi. Ciò significa:

  • Costi elevati per le attività di campionamento
  • Lunghi tempi di risposta dal momento del campionamento ai risultati analitici
  • Bassa frequenza di campionamento e conseguente bassa risoluzione dei dati di monitoraggio 
Water monitoring sequence

È necessario che gli attuali strumenti di monitoraggio delle acque diventino alla portata delle autorità locali e delle unità di controllo, al fine di aumentare la quantità di dati disponibili sull'inquinamento delle acque e facilitare la condivisione. La fase preanalitica, la raccolta, il trasporto e la conservazione dei campioni, ha un impatto non trascurabile sulla totale incertezza del risultato dell'analisi. Va anche considerato che, l'insieme di procedure e operazioni che si verificano tra il momento in cui viene prelevato il campione e l'esecuzione di un'analisi è una delle fasi più delicate dell'intera procedura analitica. I risultati analitici, infatti, devono consentire di stabilire le caratteristiche della matrice analizzata nelle condizioni in cui si verifica nel momento in cui viene prelevato il campione.

La risposta a tutte queste problematiche sono degli strumenti, basati sull'automazione totale dell'analisi, dal campionamento alla produzione dei risultati, che possono essere installati in loco e produrre un monitoraggio continuo dello stato di salute dell’ambiente in cui sono installati. In particolare, è necessario implementare una filtrazione automatica, diluizione, concentrazione e preparazione del campione precedente la misurazione. Tutto ciò non deve però influenzare la precisione, affidabilità, solidità, robustezza del dispositivo. L'innovazione riguarda anche i volumi ridotti di campioni e reagenti, la sua versatilità, in termini di costi e tecnologia.

Microla, in collaborazione con il partner Chemifin, ha sviluppato il sistema microfluidico DOWSE, costituito da siringhe di vetro, micro-pompe e sistema di degassamento, che consente di acquisire piccolissimi volumi di campioni d'acqua, filtrando il campione attraverso la cascata di filtri fino alla nanoscala, eventualmente diluendo o concentrare il campione, per eseguire il trattamento del campione e l’analisi colorimetrica. L’analisi sfrutta la tecnologia LASER, per ottenere performance a basso consumo energetico ed elevata performance. Inoltre, utilizzando una progettazione di tipo Lab-On-Chip, è possibile minimizzare il volume analizzato, diminuendo l’utilizzo di reagenti, e di conseguenza diminuendo i costi di esercizio ed aumentando l’autonomia del dispositivo.

Water monitoring sequence DOWSE

Questo sistema, pilotato da elettronica full custom, può essere configurato come device portatile per essere installato in sito ottenendo dati in tempo reale e da remoto senza l’intervento dell’operatore. Può inoltre essere utilizzato in laboratorio, oppure integrato in sistemi a guida autonoma per il monitoraggio di zone costiere o zone off-shore.


Microla water monitoring systems


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