LA QUALITÀ DELL ACQUA NEI SISTEMI DI DISTRIBUZIONE

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1 LA QUALITÀ DELL ACQUA NEI SISTEMI DI DISTRIBUZIONE E. Veschetti, M. Ottaviani Istituto Superiore di Sanità, Dipartimento Ambiente e connessa Prevenzione Primaria. Viale Regina Elena, Roma. INTRODUZIONE La Direttiva Europea 98/83/CE sulla qualità delle acque destinate al consumo umano (DWD), recepita in Italia con il D. Lgs. 31/2001, fissa le condizioni per assicurare un elevato livello di protezione della salute del consumatore; al contempo impone agli Stati Membri l obbligo di garantire la qualità dei materiali e dei prodotti impiegati nella preparazione e nella distribuzione dell acqua potabile al fine di non compromettere tale livello di protezione. Nel caso di acque erogate attraverso una rete di distribuzione, il rispetto della conformità deve essere assicurato al punto di consegna: ciò implica la necessità di verificare il comportamento chimico di tutti i materiali da costruzione (CPDW) posti a contatto con l acqua potabile, inclusi le condutture, i raccordi e i dispositivi installati all interno delle abitazioni private. Attualmente molti elementi, normalmente presenti nella formulazione dei CPDW metallici, sono soggetti a controllo periodico come parametri della DWD. L attività di monitoraggio condotta sul territorio europeo ha spesso evidenziato un incremento della loro concentrazione nelle acque potabili a seguito dell impiego di condutture e raccordi metallici. Tale variazione di concentrazione può presentarsi come un transiente legato ai processi di stabilizzazione/passivazione dei nuovi materiali installati nella rete di distribuzione o, in alcuni casi, come un fenomeno persistente di rilascio che accompagna tutta la vita utile del materiale utilizzato. E, pertanto, evidente la necessità di un attento riesame del comportamento chimico dei materiali metallici attualmente impiegati nelle reti di distribuzione, alla luce dei limiti particolarmente stringenti imposti dalla DWD. Allo stato attuale, in tutto il territorio europeo, la scelta ed il successivo impiego in acquedottistica di materiali metallici non è regolamentato da adeguate procedure in grado di verificare il rilascio di microinquinanti in acqua. Viceversa, il giudizio di idoneità all uso è spesso espresso in base a regolamenti locali, linee guida informali o conoscenze empiriche sulla compatibilità del materiale prescelto con il tipo di acqua disponibile localmente. In un prossimo futuro, l adozione di uno Schema Europeo di Accettabilità (EAS), condiviso da tutti gli Stati Membri dell UE, rappresenterà un adeguato strumento per garantire la protezione della salute pubblica e contemporaneamente un opportunità per l industria di ottenere una certificazione di prodotto valida in tutto il territorio europeo. Il nuovo EAS dovrà tuttavia essere fondato su un sistema trasparente articolato sull applicazione di procedure rigorosamente inoppugnabili dal punto di vista scientifico. Per affrontare sistematicamente queste nuove esigenze la Direzione Generale Imprese ed Industria della Commissione Europea, su richiesta di alcuni Stati Membri ed in accordo con il Comitato Permanente europeo sulle Costruzioni (SCC), ha ritenuto opportuno costituire un Gruppo di Regolatori (RG-CPDW, recentemente rinominato EG-CPDW ovvero Gruppo di Esperti ) ufficialmente incaricato di occuparsi di tutte le questioni tecniche inerenti i materiali da costruzione in contatto con l acqua potabile. In particolare, nell ambito di questo gruppo, il Sottogruppo Metalli è stato delegato all esame preliminare degli aspetti connessi ai metodi di prova e all individuazione dei criteri di accettabilità da applicare ai materiali metallici che saranno autorizzati all impiego in acquedottistica. Data la complessità delle interazioni tra i differenti CPDW metallici e l acqua nonché l assenza di metodi di prova standardizzati, il Sottogruppo ha, sin dall inizio della sua attività, riconosciuto la necessità di applicare un approccio consultivo

2 invitando, nelle discussioni tecniche, esperti nazionali, rappresentanti dell industria ed estensori di metodi e standard europei. E in questo ambito che il Reparto Igiene delle acque interne dell Istituto Superiore di Sanità (essendo alcuni suoi esperti presenti sia nell EG-CPDW che nei sottogruppi di lavoro) ha ritenuto opportuno sviluppare un progetto di ricerca nazionale, interamente finanziato dal Ministero della Salute, finalizzato all approfondimento del livello di conoscenza sull impatto delle principali reti di distribuzione sulla qualità delle acque potabili italiane, in relazione alla tipologia dei materiali metallici attualmente installati e ai metodi di campionamento. CONSIDERAZIONI PRELIMINARI SUI FATTORI CHE POSSONO ALTERARE LA QUALITÀ DELLE ACQUE POTABILI Numerosi fattori possono influenzare l interazione tra acqua e materiali metallici impiegati in acquedottistica. In particolare: - la composizione e le proprietà della superficie del materiale a contatto con l acqua; - la struttura del sistema di distribuzione con particolare riferimento al numero di raccordi e dispositivi installati per lunghezza unitaria della conduttura, al loro rapporto superficie/volume e alla loro posizione relativa lungo la rete idrica; - il regime di flusso imposto dalle abitudini degli utenti; - il tempo trascorso dalla messa in opera del materiale in esame; - le caratteristiche chimico-fisiche dell acqua. Il loro effetto è ulteriormente modulato dalle continue, se pur modeste, oscillazioni nella composizione dell acqua veicolata registrabili lungo la rete durante la giornata. Indipendentemente dall intensità dell effetto prodotto da ciascuno di questi fattori, l incremento di concentrazione di ioni metallici, riscontrabile a seguito dei processi di migrazione, è strettamente legato al tempo di residenza dell acqua nel sistema di distribuzione. All interno di un appartamento quest ultimo parametro, pari alla somma dei tempi di stagnazione e dei tempi di flusso, è funzione sia della capacità della rete interna sia dalle abitudini dell utente relativamente al consumo idrico. Ciò comporta variazioni significative nel tempo di residenza e conseguentemente nella quantità di microinquinanti metallici ceduta all acqua, avvertibili anche quando il consumo viene mediato in un arco di tempo sufficientemente lungo (ad esempio una settimana). Nella maggior parte dei casi il tempo di residenza medio dell acqua all interno di un abitazione privata oscilla tra 15 min (nelle condizioni più favorevoli) ed alcune ore (nelle situazioni realisticamente peggiori). Ai fini della caratterizzazione della qualità dell acqua all utenza appare pertanto determinante la scelta delle modalità di prelievo con particolare riferimento ai tempi di stagnazione e a quelli di flusso attuati prima delle operazioni di campionamento. A tal riguardo, un autorevole studio di cessione effettuato in condizioni dinamiche (rig test) dall Istituto di Igiene dell Acqua, Suolo e Aria dell Agenzia Federale tedesca per l Ambiente (Umweltbundesamt) [1] ha evidenziato che il tempo di residenza medio in grado di rappresentare l apporto settimanale medio di microinquinanti metallici ai rubinetti delle abitazioni private varia tra 30 e 180 min. Questi risultati sono alla base di una proposta avanzata dalla delegazione tedesca nel corso delle riunioni tenutesi a Bruxelles il 26 novembre 2002 e 1 8 maggio 2003: in tale ambito è stata suggerita l opportunità di applicare un tempo di stagnazione non inferiore a 4 ore prima dell espletamento delle operazioni di prelievo all utenza. Ciò consentirebbe di assicurare un adeguato livello di protezione della salute del consumatore anche nei casi in cui il tempo di stagnazione dell acqua raggiunga le 12 ore prima dell apertura dei rubinetti. Ad oggi, sia la Commissione Permanente (SCDW) prevista dalla Direttiva 98/83/UE che il Gruppo dei Esperti (EG-CPDW) non ha adottato alcuna decisione rispetto alla durata della stagnazione, lasciando ai singoli Stati Membri la possibilità di fissare autonomamente detto tempo.

3 L ESPERIENZA ITALIANA NELLA VALUTAZIONE DELL IMPATTO DELLE RETI IDRICHE SULLA QUALITÀ DELLE ACQUE DESTINATE AL CONSUMO UMANO Premessa. L approvvigionamento d acqua potabile riveste un importanza fondamentale ai fini della tutela della salute umana. Come detto, oltre alla qualità all origine della risorsa idrica sfruttata e degli eventuali trattamenti successivi, è di particolare rilevanza, dal punto di vista sanitario, il mantenimento delle caratteristiche di qualità durante il suo trasporto nella rete acquedottistica. Su tali basi, nel periodo compreso tra il 2002 e il 2004 il Reparto Igiene delle Acque Interne dell Istituto Superiore di Sanità, in collaborazione con il Ministero della Salute, ha ravvisato la necessità di sviluppare un progetto di ricerca dal titolo Modelli gestionali innovativi di controllo igienico-sanitario delle reti acquedottistiche con riferimento alla captazione, al trattamento, all adduzione, alla raccolta, alla distribuzione dell acqua destinata al consumo umano ed al controllo della sua qualità. L attività del progetto, inserita nel contesto delle ricerche di sanità pubblica, era finalizzata all approfondimento del grado di conoscenza, a livello nazionale, sull entità della problematica sanitaria derivante dalle potenziali modifiche delle caratteristiche di qualità dell acqua potabile distribuita all utenza, in relazione alla tipologia dei materiali metallici utilizzati per il suo trasporto. Parte integrante del progetto era il trasferimento dei dati ottenuti nel corso delle attività sperimentali agli operatori del settore, al fine di incrementare il livello di conoscenza sull impatto delle infrastrutture di trasporto dell acqua sulle caratteristiche di qualità di quest ultima. Le indicazioni emerse nell ambito delle attività del progetto rappresentano, inoltre, degli elementi conoscitivi importanti a livello decisionale in ambito europeo per la definizione di strategie di controllo dei metalli nelle acque destinate al consumo umano, in particolare per il monitoraggio al punto di distribuzione domestico. Nel corso della pianificazione delle attività sperimentali, si è ritenuto opportuno adottare come riferimento operativo/procedurale le linee guida, in fase avanzata di predisposizione da parte dell UE, in materia di controllo di metalli nelle acque destinate a consumo umano [2]. Articolazione del progetto. Obiettivo primario del progetto ero lo studio di nuovi modelli gestionali di controllo igienicosanitario delle reti acquedottistiche con riferimento alla captazione, al trattamento, all adduzione, alla raccolta e alla distribuzione dell acqua destinata al consumo umano ed al controllo della sua qualità. In tale contesto, le attività di ricerca erano indirizzate all acquisizione di indicazioni relativamente all intero territorio nazionale sull entità della problematica sanitaria derivante dalle potenziali modifiche delle caratteristiche di qualità dell acqua potabile addotta e distribuita all utenza in relazione alla tipologia dei materiali metallici utilizzati per il suo trasporto. In considerazione di tali finalità, ed in accordo con quanto programmato, il progetto è stato articolato nelle seguenti fasi: 1. Selezione delle Unità Operative (UU. OO.): gestori e laboratori pubblici in base a criteri di rappresentatività dei dati raccolti sul territorio nazionale ed efficiente interazione delle attività gestore-laboratorio. 2. Pianificazione delle attività sperimentali: a. definizione delle variabili oggetto di indagine; b. pianificazione del protocollo sperimentale:. tipologia di campionamento,. distribuzione spazio-temporale dei campionamenti,. parametri oggetto di indagine,. armonizzazione delle metodologie analitiche utilizzate,. raccolta dati sui materiali costitutivi delle reti esterne ed interne. 3. Attività sperimentali di raccolta e produzione dati. 4. Elaborazione dei dati. 5. Valutazione dei dati.

4 6. Produzione del rapporto finale. 7. Diffusione dei risultati e trasferimento delle conoscenze agli operatori del settore. Enti partecipanti. Nello sviluppo del progetto di ricerca ha assunto fondamentale importanza il coinvolgimento di un numero rappresentativo, sia per potenzialità che per distribuzione geografica, di Gestori acquedottistici e di Laboratori pubblici di controllo (principalmente A.R.P.A). I primi rappresentano, per propria finalità statutaria, i conduttori dell approvvigionamento idrico e dei relativi impianti di distribuzione, mentre i secondi responsabili del controllo esterno della qualità dell acqua potabile hanno, fra l altro, facoltà di campionamento ed indagine lungo tutta la filiera distributiva. Al fine di individuare i candidati più idonei da inserire attivamente durante l espletamento delle attività sperimentali, si è ritenuto opportuno procedere con il coinvolgimento diretto dei seguenti soggetti: ex Federgasacqua, ora Federutility, i cui associati distribuiscono approssimativamente il 60% dell acqua potabile sul territorio nazionale, con una popolazione servita di circa il 64%. In questo ambito, nel corso della prima fase del progetto, sono stati selezionati i gestori partecipanti sulla base di una loro dimostrazione d interesse e in modo da assicurare un adeguata dislocazione geografica dei contributi. Le regioni di appartenenza dei Laboratori pubblici. La richiesta sulla possibile dimostrazione d interesse, inoltrata alla presidenza di ciascuna regione e/o provincia autonoma, ha consentito l identificazione dei laboratori partecipanti anche con l intento di assicurare un adeguata distribuzione geografica dei dati da loro prodotti ed un efficiente interazione tra gestori e laboratori di controllo nelle diverse aree territoriali. Su tali basi, sono stati chiamati a partecipare, quali Unità Operative del progetto, 15 Gestori di acquedotti e 13 Laboratori pubblici (Tab. 1), in modo da garantire la rappresentatività delle diverse aree all intero del territorio nazionale. In fig. 1 è riportata la distribuzione geografica delle diverse UU. OO. del progetto, suddivise per tipologia di Ente (Laboratorio pubblico di controllo o Gestore acquedottistico). Parametri studiati. Attraverso una serie di incontri di studio tra le UU. OO. ed il coordinamento degli enti responsabili del progetto, sono state definite e condivise sia le variabili strategiche che i parametri critici da indagare ai fini del conseguimento degli obiettivi della ricerca. In particolare, è stato elaborato un protocollo sperimentale operativo ed un questionario per l acquisizione di informazioni complementari sulle utenze investigate. Complessivamente, sono stati esaminati i seguenti parametri: le concentrazioni in acqua potabile degli elementi di interesse sanitario (piombo, cromo, nichel, ferro, rame e zinco), comunemente posti in relazione con i fenomeni di cessione delle reti idriche; la tipologia dei materiali costituenti le reti idriche; i dati storici rilevanti ai fini della caratterizzazione della qualità dell acqua nelle reti di distribuzione; i metodi di analisi e i relativi limiti di quantificazione; le modalità e i punti di prelievo, selezionati tenendo in considerazione le indicazioni emanate dal Comitato sulla Direttiva per le Acque Potabili della Commissione Europea [2]. Rispetto a questo ultimo aspetto si è ritenuto opportuno individuare, a livello nazionale, quale, tra le seguenti modalità operative di campionamento, fosse maggiormente rappresentativa: 1) RDT (ovvero Random Day Time), definito come il prelievo diretto effettuato all utenza senza alcun flussaggio preliminare della condotta idrica. Viene denominato random in quanto eseguito in qualsiasi momento della giornata, preferibilmente durante l orario lavorativo.

5 2) 30MS, definito come il prelievo effettuato dopo 30 min di stagnazione preceduti da 5 min di scorrimento dell acqua. 3) 240MS, definito come il prelievo effettuato dopo 4 ore di stagnazione precedute da 5 min di scorrimento dell acqua. Tabella 1. Unità Operative partecipanti al progetto. ID Denominazione Tipologia Comune Prov. 1 ACAR Gestore Teramo TE 2 ACEA Gestore Roma RM 3 ACOSET Gestore Catania CT 4 AGAC Gestore Reggio Emilia RE 5 AMAP Gestore Palermo PA 6 AMGA Gestore Genova GE 7 AQP Gestore Bari BA 8 ARIN Gestore Napoli NA 9 ARPA (Calabria) Lab pubblico Catanzaro CZ 10 ARPA (Campania) Lab pubblico Napoli NA 11 ARPA (Friuli Venezia Giulia) Lab pubblico Palmanova UD 12 ARPA (Marche) Lab pubblico Ancona AN 13 ARPA (Molise) Lab pubblico Campobasso CB 14 ARPA (Piemonte) Lab pubblico Biella BI 15 ARPA (Puglia) Lab pubblico Bari BA 16 ARPA (Toscana) Lab pubblico Grosseto GR 17 ARTA (Abruzzo) Lab pubblico Teramo TE 18 ASL (Roma C) Lab pubblico Roma RM 19 ASL (Varese) Lab pubblico Varese VA 20 BAS Gestore Bergamo BG 21 GORGOVIVO M. Gestore Ancona AN 22 HERA Gestore Forlì FO 23 Pubbliacqua Gestore Firenze FI 24 Univ. Catania Lab pubblico Catania CT 25 SMAT Gestore Moncalieri TO 26 Uff. Acq. Gestore Catanzaro CZ 27 UOPA Lab pubblico Trento TR 28 VESTA Gestore Venezia VE

6 Figura 1. Distribuzione delle Unità Operative sul territorio nazionale. Risultati. Nel corso dell indagine sono stati eseguiti più di prelievi in circa utenze, uniformemente distribuite tra pubbliche e private. Per ogni sito di campionamento sono state acquisite informazioni mediante la consultazione di dati storici disponibili sulle strutture delle reti e sulla qualità dell acqua distribuita. Sono stati inoltre acquisiti dati sperimentali sulla presenza di Cr, Ni, Pb, Fe, Cu e Zn nell acqua prelevata all utenza, nonché su alcuni parametri indicatori (ph, temperatura, durezza, solfato) dell aggressività dell acqua. Per i siti ritenuti più interessanti sono state ripetute le operazioni di campionamento al variare della modalità di prelievo (RDT, 30MS, 240MS). Al fine di gestire correttamente la notevole quantità di dati, organizzati sistematicamente all interno di un opportuno database, si è proceduto con una serie pianificata di operazioni schematizzabili nelle seguenti fasi: importazione dei dati; gestione dei dati aberranti; organizzazione dei dati omogenei in un unica matrice; analisi statistica descrittiva; studio delle distribuzioni dei dati; analisi statistica non parametrica. Attualmente è in fase conclusiva l elaborazione non parametrica dei risultati acquisiti. Conclusioni. Dallo studio complessivo dei dati ottenuti nel corso delle attività sperimentali emerge l assenza di preoccupanti fenomeni di contaminazione nell acqua distribuita sul territorio nazionale a seguito del contatto con le reti idriche esaminate. Particolare interesse dal punto di vista sanitario riveste il nichel, per il quale sono state riscontrate in alcuni casi (4,5 % dei campioni prelevati con la modalità RDT) concentrazioni anche significativamente eccedenti i livelli stabiliti dalla normativa vigente. Alcune informazioni raccolte nel corso dell attività svolta hanno evidenziato una correlazione positiva tra la presenza del metallo, lo stato dell impianto e l impiego di accessoristica nichelata. Cessioni consistenti di ferro sono state registrate laddove (3,4 % dei campioni prelevati con la modalità RDT) è stato segnalato un cattivo stato di manutenzione della rete idrica interna e sono totalmente ascrivibili all usura dello strato protettivo interno alle tubazioni zincate.

7 Nel caso del piombo, livelli superiori ai valori soglia sono stati misurati presso le utenze (2,0 % dei campioni prelevati con la modalità RDT) utilizzanti tubazioni zincate, in cui il piombo è presente come componente in tracce per favorire gli interventi di saldatura. Di minore importanza, dal punto di vista sanitario, risultano essere rame e zinco, per i quali sono stati registrati un numero ridotto di superamenti delle concentrazioni di riferimento (rispettivamente 0,4% e 0,1% dei campioni prelevati con la modalità RDT), mentre nessuna contaminazione da cromo è stata riscontrata nella totalità dei campioni prelevati. Lo studio delle correlazioni tra i dati ottenuti per i gruppi di campioni prelevati con differenti modalità operative (RDT, 30MS e 240MS) è stato effettuato con test non parametrici, in considerazione della distribuzione non normale dei dati. In generale l analisi ha indicato la presenza di correlazioni lineari significative tra le diverse coppie di modalità di campionamento (RDT/30MS, RDT/240; 30MS/240MS), mentre è stata dimostrata la mancanza di relazioni multiple lineari tra le tre modalità (RDT, 30MS e 240MS). Esaminando i risultati della statistica descrittiva applicata ai rapporti tra coppie di modalità di campionamento si evince che sia i dati RDT che quelli 240MS sono quasi sempre più elevati dei dati 30MS, mentre le due modalità di campionamento RDT e 240MS forniscono, in media, risultati dello stesso ordine di grandezza. Da queste informazioni è possibile ipotizzare che al crescere del numero di prelievi effettuati in modalità RDT migliori la concordanza con i valori acquisiti operando in modalità 240MS. Sulla base di questo risultato, una valutazione del rapporto tra costi, benefici e praticabilità tenderebbe a far preferire la modalità di campionamento RDT a quella 240MS. In conclusione, i risultati acquisiti nel corso della sperimentazione hanno prodotto elementi conoscitivi rilevanti per l individuazione dei punti critici delle infrastrutture di trasporto dell acqua che potranno essere utilmente sfruttate anche in vista di futuri interventi di rinnovamento delle reti idriche esaminate. Le informazioni ottenute al variare delle modalità di prelievo potranno inoltre risultare di particolare interesse a livello decisionale, sia in ambito nazionale che europeo, nella definizione di strategie ed azioni di controllo dei microinquinanti metallici nelle acque destinate al consumo umano. I dati conclusivi della ricerca saranno interamente resi noti nel corso del Workshop rinviato ai primi mesi del 2006 (precedentemente programmato per il 25/11/2005). Ulteriori informazioni su tale evento saranno disponibili sul sito WEB: BIBLIOGRAFIA [1] German co-normative research on metallic materials. Working document RG CPDW 048. [2] Community Guidelines for monitoring lead, copper and nickel in the frame of the artiche 7 of Council Directive 98/83/EC on the Quality of water intended for human consumption. Draft of 17 th of September EUI-02-C60.