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2 Informazioni legali L istitto Speriore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA) e le persone che agiscono per conto dell Istitto non sono responsabili per l so che pò essere fatto delle informazioni contente in qesto manale. ISPRA - Istitto Speriore per la Protezione e la Ricerca Ambientale Via Vitaliano Brancati, Roma ISPRA, Manali e Linee Gida 117/014 ISBN Riprodzione atorizzata citando la fonte Elaborazione grafica ISPRA Grafica di copertina: Franco Iozzoli Foto di copertina: Paolo Orlandi Coordinamento editoriale: Daria Mazzella ISPRA Settore Editoria Settembre 014 i

3 Atori Paolo de Zorzi (ISPRA), Stefania Balzamo (ISPRA), Sabrina Barbizzi (ISPRA), Elisa Calabretta (ISPRA), Monica Potalivo (ISPRA), Silvia Rosamilia (ISPRA) Ringraziamenti Qesta pbblicazione è stata possibile per l impegno profso negli anni dalla Dott.ssa Maria Belli che ha costitito e gidato il Laboratorio del Servizio Metrologia Ambientale ISPRA a Castel Romano (Roma), promovendone in ambito nazionale ed internazionale le se attività. Si ringraziano Vanessa Bellaria, Teresa Gagnini, Alessandra Pati e Vanessa Ubaldi del Servizio Metrologia Ambientale per il spporto fornito drante lo svolgimento degli stdi collaborativi ISPRA SC004 e ISPRA SC005. Un ringraziamento alla ditte HACH LANGE s.r.l., Italscientifica s.p.a. - Grppo Italinvest e VWR International PBI s.r.l. che fornendo gratitamente i materiali per l eseczione dei test in cvetta e partecipando alle discssioni tecniche hanno contribito alla realizzazione degli stdi collaborativi propedetici alla pbblicazione del metodo Si ringraziano altresì i laboratori delle ARPA/APPA che hanno partecipato volontariamente agli stdi collaborativi. ii

4 INDICE PREMESSA...1 INTRODUZIONE... METODO RICHIESTA CHIMICA DI OSSIGENO () IN MATRICE ACQUOSA MEDIANTE TEST IN CUVETTA...3 RIFERIMENTI...7 ALLEGATO A - Stdio Collaborativo ISPRA-SC004 ALLEGATO B - Stdio Collaborativo ISPRA-SC005 iii

5 PREMESSA Nell ambito delle attività istitzionali di ISPRA, finalizzate a garantire la confrontabilità dei dati di monitoraggio ambientale prodotti sl territorio nazionale dal Sistema delle Agenzie Regionali e Provinciali di Protezione dell Ambiente (ARPA/APPA), sono da anni organizzati confronti interlaboratorio: - per la valtazione delle prestazioni dei laboratori (prove valtative); - per la convalida di procedre di misrazione elaborati dal Sistema (stdi collaborativi). Le attività sono annalmente pianificate in accordo alla Rete dei Referenti ARPA/APPA, coordinata dal Servizio Metrologia Ambientale di ISPRA, a ci partecipano rappresentanti delle agenzie con fnzione di spporto all organizzazione dei confronti interlaboratorio. La pianificazione annale deriva i) dagli obblighi consegenti all implementazione di direttive comnitarie (ad esempio in tema di qalità delle acqe, con riferimento alle sostanze prioritarie, o dell aria ambiente), ii) dalle attività già in essere nei diversi Grppi di Lavoro istititi nel qadro delle attività del Sistema, iii), da richieste avanzate dalle agenzie in relazione a specifici problemi analitici (emergenti o meno). Il Servizio Metrologia Ambientale di ISPRA garantisce la disponibilità e prodzione di materiali di riferimento. 1 In tale contesto, tra il 010 e il 013 sono stati organizzati de stdi collaborativi volti alla convalida di na procedra di misrazione della Richiesta Chimica di Ossigeno () in matrice acqosa mediante il metodo in cvetta, a ci hanno partecipato volontariamente sia laboratori del Sistema ARPA/APPA che laboratori privati e che si è avvalso della collaborazione delle ditte HACH LANGE s.r.l., Italscientifica s.p.a. - Grppo Italinvest e VWR International PBI s.r.l. che si sono rese disponibili a fornire gratitamente ai laboratori partecipanti il materiale (kit) per l eseczione dei metodi in cvetta. 1 Il Servizio di Metrologia Ambientale dell ISPRA (Centro LAT n. 11) ha ottento, per alcne tipologie di matrici e proprietà d interesse (http://www.sit-italia.it/sit/centri/accreditamenti/pdf/11/11_ispra.pdf) l accreditamento per la prodzione di Materiali di Riferimento, ai sensi della ISO Gide 34:009 e per le attività analitiche, ai sensi della UNI CEI EN ISO/IEC 1705:005, rilasciato in accordo ai decreti attativi della legge n. 73/1991 che ha istitito il Sistema Nazionale di Taratra (SNT). 1

6 INTRODUZIONE Il Manale e Linea Gida APAT-IRSA N 9/003 Metodi analitici per le acqe riporta n metodo fficiale per la determinazione della Richiesta Chimica di Ossigeno (). Il metodo 5130 è basato sll ossidazione delle sostanze organiche ed inorganiche presenti nelle acqe, mediante na solzione di bicromato di potassio in presenza di acido solforico concentrato e di solfato di argento; l eccesso di bicromato è titolato con solfato di ammonio e ferro. Il metodo, in fnzione della concentrazione di (> 50 mg L -1 e compresa tra 0 e 50 mg L -1 ), nonché della presenza di clorri (in concentrazioni Cl - > 1000 mg L -1 e rapporto in peso /Cl - < 0,1), prevede diversi procedimenti. Il metodo è largamente in so presso ì laboratori pbblici e privati ed è richiamato qale metodo di riferimento in diversi contesti delle attività di monitoraggio e controllo ambientale, qale ad esempio i controlli nell ambito delle Atorizzazioni Ambientale Integrate (Allegato G, Nota Ispra 1 gigno Da anni sono altresì disponibili procedre di misrazione della Richiesta Chimica di Ossigeno () in matrice acqosa basati sl metodo in cvetta. Il principio del metodo, che presenta maggiore rapidità di eseczione rispetto al metodo APAT-IRSA 5130, si basa anch esso s ossidazione del campione con bicromato di potassio e acido solforico e sccessiva lettra spettrofotometrica, in analogia ad esempio al metodo ISO 15705:00. In commercio sono reperibili i materiali (cosiddetti kit) per l applicazione del metodo in cvetta. ISPRA, con la collaborazione di CNR-IRSA e delle aziende prodttrici dei kit per il metodo in cvetta (HACH LANGE s.r.l., Italscientifica s.p.a. - Grppo Italinvest e VWR International PBI s.r.l.) ha promosso n iniziativa volta a definire e convalidare il metodo di misra della Richiesta Chimica di Ossigeno () in matrice acqosa mediante il metodo in cvetta già tilizzato, in alternativa al metodo APAT-IRSA 5130, nelle analisi di rotine da molti laboratori pbblici e privati. A tal fine, il Servizio Metrologia Ambientale di ISPRA ha organizzato in seqenza de distinti stdi collaborativi: - anno 010: stdio collaborativo ISPRA SC004; - anno 01: stdio collaborativo ISPRA SC005. Il primo stdio (ISPRA SC004), a ci hanno partecipato sia laboratori delle ARPA/APPA che laboratori privati, è stato condotto s n campione di acqa ltrapra con agginta di ftalato di potassio e acidificata con acido solforico. I risltati dello stdio ISPRA SC004 e la discssione che ne è segita con i laboratori partecipanti e con le ditte fornitrici e prodttrici dei test in cvetta hanno sggerito di procedere ad n secondo stdio collaborativo (ISPRA SC005). Il secondo stdio collaborativo, in qesto caso, è stato condotto s campioni reali a diversi livelli di concentrazione di, costititi da acqe refle rbane e acqe refle indstriali caratterizzate da n intrinseca maggiore eterogeneità dovta alla presenza di solidi sospesi. Il Metodo 5135 per la determinazione della Richiesta Chimica di Ossigeno () mediante il metodo in cvetta, di segito riportato, sege la nmerazione già adottata dal Manale e Linea Gida APAT- IRSA N 9/003 Metodi analitici per le acqe. In Appendice 1 e Appendice sono riportati per esteso i Rapporti conclsivi relativi ai de stdi collaborativi.

7 METODO RICHIESTA CHIMICA DI OSSIGENO () IN MATRICE ACQUOSA MEDIANTE TEST IN CUVETTA 1. SCOPO E CAMPO D APPLICABILITA La presente procedra si applica per la determinazione della Richiesta Chimica di Ossigeno s campioni di acqe natrali e di scarico (rbane ed indstriali), mediante test in cvetta. La Richiesta Chimica di Ossigeno è n parametro che permette di valtare in modo indiretto la concentrazione delle sostanze organiche e inorganiche chimicamente ossidabili presenti in n acqa, natrale, indstriale o di scarico. La Richiesta Chimica di Ossigeno viene espressa in mg L -1, definiti come milligrammi di O consmati per litro di campione (mg L -1 O ). Il campo applicazione è definito dalle specifiche tecniche dei test commerciali tilizzati.. DEFINIZIONI E ABBREVIAZIONI : Richiesta Chimica di Ossigeno : Materiale di riferimento certificato 3. PRINCIPIO DEL METODO La determinazione del mediante test in cvetta prevede na fase di digestione in termostati, di norma per n tempo pari a ore, alla temperatra di 148 C ed na sccessiva determinazione spettrofotometrica. All interno della cvetta sono presenti: 9 n eccesso di bicromato di potassio (K Cr O 7 ) in ambiente acido per acido solforico (H SO 4 ), 9 solfato di argento (Ag SO 4 ), come catalizzatore della reazione, 9 solfato di mercrio (HgSO 4 ), necessario per l eliminazione di eventali clorri interferenti. Il bicromato di potassio in ambiente acido ed ad alta temperatra (fase di digestione) ossida la sostanza organica secondo la segente reazione: Cr O H e - œ Cr H O Al termine della digestione, la cvetta viene lasciata raffreddare e la solzione in essa contenta viene letta allo spettrofotometro. A seconda del campo di applicazione del test, la lettra allo spettrofotometro (assorbanza) avviene a lnghezza d onda diverse, così come riportate nei manali d so dei test in cvetta tilizzati. 4. APPARECCHIATURE 4.1 Materiale (kit) per test in cvetta 4. Termostato 4.3 Spettrofotometro 4.4 Cvette (di dimensioni variabili in fnzione del kit tilizzato) 4.5 Adattatori per eventale alloggiamento di diversi tipi di cvette 4.6 Vetreria di laboratorio (ad esempio matracci di vetro da 50 ml, 100 ml e 00 ml per la preparazione delle solzioni di riferimento madre e di taratra del per la retta di taratra allo spettrofotometro) 3

8 4.7 Agitatore magnetico o meccanico Occorre garantire n adegata mantenzione e plizia di ttte le apparecchiatre tilizzate (spettrofotometro, digestore, termostato, cvette, etc.). 5. REAGENTI E SOLUZIONI 5.1 Bicromato di potassio (K Cr O 7 ) o Triossido di Cromo (CrO 3 ), 5. Solfato di argento (Ag SO 4 ) 5.3 Solfato di mercrio (HgSO 4 ) 5.4 Acido solforico (H SO 4 ) 5.5 Idrogeno ftalato di potassio (KC 8 H 5 O 4 ) 5.6 Idrogeno ftalato di potassio (KC 8 H 5 O 4 ) - (ad es. NIST SRM 84) 5.7 Acqa milliq: acqa distillata nanopra (condcibilità HOHWWULFD6FP) I reagenti da 5.1 a 5.4 sono contenti nella cvetta stessa nelle giste proporzioni secondo l intervallo di applicabilità del kit commerciale. 5.8 Conservazione dei reagenti Le cvette devono essere conservate negli appositi contenitori forniti dalla Ditta e chisi per evitare l esposizione alla lce. L idrogeno ftalato di potassio deve essere anidro pertanto deve essere essiccato in stfa a 105 C, almeno per na notte, e sccessivamente portato a temperatra ambiente in essiccatore, prima di essere tilizzato per la preparazione delle solzioni.. 6. PROCEDURA DI ANALISI 6.1 Preparazione delle solzioni di riferimento di per la taratra allo spettrofotometro Esegire e verificare la retta di taratra dello spettrofotometro prima di ogni serie di analisi strmentale. 9 Pesare na qantità di idrogeno ftalato di potassio (5.5) tale da avere la concentrazione della solzione madre di desiderata. Ad esempio, per na solzione di pari a 3000 mg L -1 pesare g di idrogeno ftalato di potassio (5.5) e solbilizzare in acqa nanopra (5.7) in n matraccio da 50 ml. 9 Per dilizione della solzione madre, preparare n nmero di solzioni di riferimento di lavoro le ci concentrazioni di coprano ttto l intervallo di applicabilità del kit. 9 Agitare il contento della cvetta assicrandosi che ttto il precipitato depositatosi sl fondo della cvetta sia portato in solzione. 9 Aggingere ml di solzione di riferimento di lavoro, chidere ed agitare vigorosamente. L operatore deve effettare ttte le operazioni sotto cappa chimica per alti aggressivi, provvisto di idonei dispositivi di protezione individale. 6. Preparazione del bianco strmentale Esegire almeno n bianco procedrale per ogni serie di misre relativa ai campioni prova e valtare l eventale contaminazione. 9 Agitare il contento della cvetta assicrandosi che ttto il precipitato depositatosi sl fondo della cvetta sia portato in solzione. 4

9 9 Aggingere ml di acqa nanopra (bianco strmentale) alla cvetta, chidere ed agitare vigorosamente. L operatore deve effettare ttte le operazioni sotto cappa chimica per alti aggressivi, provvisto di idonei dispositivi di protezione individale. 6.3 Preparazione del campione di prova Omogeneizzare il campione di laboratorio segendo la segente procedra: 9 Agitare manalmente per 30 secondi la bottiglia contenente il campione di laboratorio. 9 Esegire l avvinamento di n beaker (o contenitore similare) con n volme adegato del campione di laboratorio. 9 Trasferire circa 50 ml del campione di laboratorio all interno del contenitore precedentemente avvinato. 9 Agitare il contento nel beaker mediante agitatore magnetico per n minto. 9 Agitare il contento della cvetta assicrandosi che ttto il precipitato depositatosi sl fondo della cvetta sia portato in solzione. 9 Aggingere ml di del campione di prova alla cvetta, prelevato dal beaker sempre sotto agitazione, chidere ed agitare vigorosamente Fase di digestione Dopo vigorosa agitazione, disporre le cvette all interno del digestore ed avviare la digestione alla temperatra di 148 C per ore. Nota: Possono essere adottati minori tempi di digestione e temperatre più alte prché i risltati delle misre siano eqivalenti. Segire, a tal proposito, le indicazioni del fornitore del kit commerciale tilizzato. Conclsa la digestione, nella fase di raffreddamento qando la temperatra del termostato ha ragginto valori da consentire la manipolazione delle cvette in sicrezza, agitare le cvette, trasferirle in n porta provette e completare il loro raffreddamento a temperatra ambiente. 6.5 Misra spettrofotometrica Esegire la serie di prove per verificare il corretto fnzionamento dei principali componenti del sistema spettrofotometrico (lampade, regolazione dei filtri, lnghezza d'onda, tensione, etc.). La retta di taratra per il allo spettrofotometro viene ottenta mediante solzioni di riferimento di idrogeno ftalato di potassio (sostanza madre). Una concentrazione di idrogeno ftalato di potassio pari a 4.51 g L -1 eqivale ad na concentrazione di pari a 5000 mg L -1 secondo la segente reazione: KC 8 H 5 O / O Ÿ 8 CO + H O + KOH Analogamente per il calcolo dei grammi di idrogeno ftalato di potassio da pesare si sa la segente eqivalenza: 1mole di KC 8 H 5 O 4 (PM=04,3):15/ moli di O (PM=3) = g pesati di KC 8 H 5 O 4 :g di O 04.3:40 = g pesati di KC 8 H 5 O 4 :g di O Procedere in seqenza alla lettra spettrofotometrica delle cvette contenenti il bianco strmentale, le solzioni di riferimento di lavoro e i campioni di prova. Riportare i risltati delle misre (C) espressi in mg L -1 di O. 6.6 Condizioni di sicrezza Le operazioni di preparazione dei campioni devono essere effettate tilizzando dispositivi di protezione collettiva (cappa chimica per alti aggressivi) ed indossando idonei dispositivi di protezione individale (ganti, camici, etc.). 5

10 7. PRESTAZIONI DEL METODO DI MISURA Di segito sono riportati i dati di scarto tipo di ripetibilità (S r ) e riprodcibilità (S R ) in termini percentali ottenti, in accordo a UNI ISO 575-:004, da de stdi collaborativi condotti rispettivamente s materiali di riferimento sintetici e s materiali di riferimento prodotti da acqe refle indstriali e rbane (Tabella 1) a concentrazioni diverse. Con n è indicato il nmero di risltati delle misre dei laboratori partecipanti agli stdi collaborativi ed tilizzati per le valtazioni statistiche. Tabella 1 Ripetibilità e Riprodcibilità n Valore medio mg L -1 O S r % Scarto tipo di ripetibilità percentale S R % Scarto tipo di riprodcibilità percentale Acqe sintetiche 30 39,1 3,4 6,0 Acqe sintetiche ,1 1,7 4,1 Acqe sintetiche ,9 1,0,8 Acqe refle rbane 3 545,3 0,6 5,5 Acqe refle rbane ,9 0,4 4,0 Acqe refle indstriali ,9,4 3,7 7.1 Calcolo dell incertezza Dai valori di ripetibilità (S r ) e riprodcibilità (S R ) di Tabella 1 è possibile procedere, in accordo a ISO 1748:010, al calcolo dell incertezza da associare al risltato della misra. I laboratori possono valtare l incertezza estesa (U) della propria misrazione applicando l Eqazione 1 (per k=, intervallo di fidcia del 95%). U k Eqazione 1 S R Tttavia, i laboratori, ad eccezione di qelli che hanno partecipato agli stdi collaborativi con esito positivo, devono dimostrare a priori che: 9 il proprio scarto tipo di ripetibilità sia gale o inferiore a qelli riportati in Tabella 1, 9 che lo scostamento, rispetto ad n idoneo allo scopo, sia trascrabile. Come tilizzare n sale di ftalato di potassio primario con valore certificato (5.5) da ci ottenere na solzione di riferimento del sale stesso. Scostamento dal Per la solzione di ftalato di potassio ottenta a partire dal (5.6), il corrispondente valore di riferimento del (C ), espresso come mg L -1 di O, è dato da: C mgo V solzione mg 40 04,3 ¹ V solzione Eqazione In base alla reazione di ossido ridzione ed ai relativi rapporti stechiometrici indicati di segito: KC 8 H 5 O / O Ÿ 8 CO + H O + KOH 1mole di KC 8 H 5 O 4 (PM=04,3):15/ moli di O (PM=3) = g pesati di KC 8 H 5 O 4 :g di O 04.3:40 = g pesati di KC 8 H 5 O 4 :g di O 6

11 L incertezza tipo composta relativa associata è la segente: C Prezza prezza ¹ pesata peso ¹ Volme Volme solzione ¹ Eqazione 3 dove: prezza Prezza pesata Peso Volme volme = incertezza tipo relativa della prezza del (5.6), = incertezza tipo relativa della pesata del (5.6), solzione = incertezza tipo relativa del Volme della solzione del (5.6) L incertezza estesa da tilizzare per la verifica dello scostamento, è data dalla Eqazione 4 (per k=, intervallo di fidcia del 95%): U k Eqazione 4 Nel caso in ci lo scostamento rispetto al non sia trascrabile, per il calcolo dell incertezza tipo relativa deve essere sata la segente formla: ( C) C S R C ¹ Eqazione 5 dove: C C ¹ S r n ¹ Eqazione 6 S r = scarto tipo della media delle misre slla solzione di riferimento da (5.6) n. C = incertezza tipo composta relativa della solzione di riferimento da (5.6) 8. RIFERIMENTI APAT/IRSA-CNR, Metodi analitici per le acqe Richiesta chimica di ossigeno (). Manale e Linea Gida N 9/003, Volme secondo, Sezione 5000 Organici EURACHEM, The Fitness for Prpose of Analytical Methods: A Laboratory Gide to Method Validation and Related Topics, LGC (Teddington) Ltd,

12 ISO 1748:010, Gidance for the se of repeatability, reprodcibility and treness estimates in measrement ncertainty estimation UNI ISO 575-:004, Accratezza (esattezza e precisione) dei risltati e dei metodi di misrazione - Parte : Metodo base per determinare la ripetibilità e la riprodcibilità di n metodo di misrazione normalizzato 8

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