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Il mistero della domanda chimica di ossigeno: perché misurare la qualità dell'acqua è così importante?
Nel campo odierno della chimica ambientale, la domanda chimica di ossigeno (COD) è un indicatore importante che mostra il consumo di ossigeno in una soluzione acquosa. Questo indicatore è comunemente espresso sotto forma di milligrammi per litro (mg/L) e può quantificare rapidamente il contenuto di materia organica nell'acqua. Il test COD è più comunemente utilizzato per quantificare i contaminanti ossidabili nelle acque superficiali (come laghi e fiumi) o nelle acque reflue. Nei test sulla qualità dell'acqua, il COD fornisce un indicatore che aiuta ad analizzare l'impatto dello scarico delle acque reflue sul sistema ricevente, simile alla domanda biochimica di ossigeno (BOD).
Principio del test COD
La base del test COD è che quasi tutti i composti organici possono essere completamente ossidati in anidride carbonica sotto l'azione di forti ossidanti. Questa reazione avviene solitamente in un ambiente acido, motivo per cui al test viene spesso aggiunto acido solforico. In un ambiente acido, il cromato di potassio viene utilizzato come agente ossidante per i test. Il risultato di questa reazione è:
CnHaObNc + (n + a/4 - b/2 - 3/4c) O2 → n CO2 + (a/2 - 3/2c) H2O + c NH3
I risultati di questa reazione chimica mostrano che misurando la quantità di ossigeno richiesta, è possibile dedurre indirettamente la quantità di materia organica nel campione di acqua.
Processo di misurazione utilizzando cromato di potassio
Il cromato di potassio è un composto che presenta forti proprietà ossidanti in ambienti acidi. Quando si eseguono test sul COD, viene spesso aggiunto acido solforico per garantire che la reazione proceda in condizioni acide. Durante l'intero processo di reazione, il cromato di potassio verrà ridotto per formare Cr3+ e la quantità di Cr3+ generata è un indicatore indiretto per misurare la materia organica nei campioni di acqua .
CnHaObNc + d Cr2 O72- + (8d + c) H+ → n CO2 + (a + 8d - 3c)/2 H2O + c NH4+ + 2d Cr3+
Processo di misurazione e metodo di calcolo
Durante il processo di misurazione, è necessario mantenere un eccesso di cromato di potassio per garantire che tutta la materia organica possa essere completamente ossidata. Una volta completata la reazione di ossidazione, il solfato ferroso di ammonio (FAS) viene utilizzato per la titolazione per determinare il Cr3+ ridotto, in modo che il contenuto di materia organica possa essere calcolato con precisione. La formula per calcolare il COD è la seguente:
COD = 8000 × (b - s) / volume del campione
Dove b è il volume di FAS nel campione bianco, s è il volume di FAS nel campione originale e il valore COD calcolato sarà espresso in mg/L.
Sostanze interferenti inorganiche e normative ambientali
Nei campioni di acqua, elevate concentrazioni di sostanze inorganiche ossidabili possono anche interferire con le misurazioni del COD. Ad esempio, il cloruro è onnipresente nelle acque reflue e reagisce con il cromato di potassio, causando potenzialmente errori di misurazione. Per ridurre questo effetto, è possibile aggiungere al campione sostanze chimiche come il solfato di mercurio per eliminare l'interferenza del cloro. Molti paesi hanno inoltre stabilito specifiche rigorose per la quantità di COD consentita nelle acque reflue per proteggere l’ambiente. Ad esempio, la Svizzera richiede che il COD delle acque reflue debba raggiungere tra 200 e 1000 mg/L prima di essere scaricate.
Dopo queste analisi, non possiamo fare a meno di pensare: di fronte a problemi sempre più gravi delle risorse idriche, come garantire l'accuratezza e l'affidabilità dei test sulla qualità dell'acqua per proteggere il nostro ambiente di vita?
