Determinazione del TOC nell’acqua di mare secondo DIN EN ISO 20236

Le acque definite come superficiali includono sia le acque interne, come laghi, fiumi, corsi d’acqua, stagni e bacini artificiali, sia le acque costiere e marine. Circa il 71% della superficie terrestre è coperta d’acqua, di cui il 97% è acqua salata e solo circa il 3% è acqua dolce. La distribuzione dell’acqua dolce varia notevolmente da regione a regione. Nei paesi con accesso limitato all’acqua dolce, la desalinizzazione dell’acqua di mare è la principale fonte di acqua potabile e a uso industriale. Per desalinizzare l’acqua di mare vengono utilizzati diversi processi, ma la maggior parte richiede un’elevata intensità energetica.

L’acqua di mare e le acque costiere non solo rappresentano una risorsa fondamentale per la produzione di acqua potabile e industriale, ma influenzano anche in modo sostanziale il clima globale. È particolarmente importante evitare l’inquinamento degli oceani con microplastiche e altre sostanze nocive, per non danneggiare l’equilibrio ambientale, come ad esempio il contenuto di anidride carbonica nei mari. In tutto il mondo sono sempre più diffusi programmi di monitoraggio specifici per ciascun paese, al fine di proteggere gli oceani e le acque costiere. In alcuni paesi, le normative specificano anche quali parametri biologici, chimici e fisici devono essere monitorati regolarmente a questo scopo.

Molto diffusi per il monitoraggio delle acque sono i cosiddetti parametri somma, come il TOC (carbonio organico totale), che vengono frequentemente utilizzati per valutare la qualità delle acque superficiali. Il metodo internazionale DIN EN ISO 20236 descrive come eseguire la determinazione del TOC nell’acqua di mare, tenendo conto dell’elevato carico salino che caratterizza questa matrice. Gli analizzatori per la determinazione del TOC in campioni ambientali prevedono normalmente una fase di ossidazione ad elevata temperatura in tubi di combustione in quarzo in presenza di un catalizzatore. I sali contenuti in un campione di acqua marina possono cristallizzare durante la combustione all’interno del tubo di quarzo, provocando una rapida usura del tubo e blocchi nel flusso del gas di trasporto.

L’analisi di routine di campioni ad elevata salinità è quindi solitamente associata a costi di manutenzione elevati, poiché oltre alla rapida usura del tubo, il deposito di sale all’interno del sistema di combustione in quarzo influisce sull’accuratezza e precisione dei risultati della misura. In questo articolo viene proposto uno speciale Salt Kit, utilizzabile in combinazione con l’analizzatore TOC multi N/C 3300 per determinare in modo affidabile ed economico il TOC nei campioni di acqua di mare per un lungo periodo di tempo.

Analisi di campioni salini

Il Salt Kit è costituito da un tubo di combustione sviluppato appositamente per questi tipi di campioni, che include una testa di iniezione, un ago speciale, un catalizzatore specifico e una trappola per il sale. In questo tipo di determinazioni, è preferibile utilizzare un metodo NPOC (carbonio organico non purgabile). Per la determinazione NPOC, i campioni vengono acidificati per allontanare l’anidride carbonica dovuta alla presenza di carbonati e bicarbonati. Questa fase garantisce la rimozione del TIC (carbonio inorganico totale); successivamente, il campione viene iniettato direttamente nel tubo di combustione specifico, così che i composti organici rimasti nel campione vengano completamente ossidati ad alte temperature e l’anidride carbonica formata nel processo venga immessa nel rivelatore FR-NDIR (focus radiation non-dispersive infrared).

Preparazione del campione

È stata analizzata un’acqua di mare sintetica (200 iniezioni) per introdurre un carico elevato di sale nel multi N/C 3300. I campioni sono stati acidificati automaticamente. I campioni di acqua di mare sono stati addizionati con contenuti noti di TOC, con concentrazioni da 0,5 mg/L a 100 mg/L.

Risultati

La soluzione salina è stata iniettata 200 volte con l’obiettivo di accumulare un’elevata quantità di sale nel tubo di combustione. I campioni di acqua di mare addizionati di TOC sono stati successivamente analizzati per verificare la stabilità delle prestazioni. In tabella 1 sono riportati i tassi di recupero e la deviazione standard relativa dei valori misurati.

I risultati dei campioni di acqua di mare addizionati con TOC mostrano che il TOC in questa matrice può essere determinato con un’accuratezza e una precisione elevate, anche in presenza di un elevato carico di sale aggiunto al sistema. Il recupero dei singoli campioni arricchiti è compreso tra il 98 e il 104%, con una deviazione standard molto bassa, inferiore al 2% per tutti i campioni.

In Figura 1 è riportato il Salt Kit.

Figura 1: Salt Kit

Il sale introdotto si raccoglie nel crogiolo progettato appositamente per questo tipo di applicazioni e la superficie del catalizzatore è protetta dai depositi di sale. Inoltre, il kit impedisce blocchi nel flusso del gas di trasporto e rallenta il processo di devetrificazione del tubo di combustione. La trappola progettata per i campioni salini può essere svuotata o sostituita rapidamente (a tubo freddo). Anche dopo un elevato numero di iniezioni di acqua di mare, la devetrificazione del tubo di combustione è estremamente ridotta. Il Salt Kit conferisce al multi N/C 3300 un’elevata tolleranza della matrice e garantisce risultati affidabili.