Qualità delle misure acquisite da sistemi di monitoraggio delle acque in corpi idrici superficiali...

Qualità delle misure acquisiteQualità delle misure acquisiteda sistemi di monitoraggio delle acqueda sistemi di monitoraggio delle acquein corpi idrici superficiali e sotterranei: in corpi idrici superficiali e sotterranei: esperienze pratiche e raccomandazioni esperienze pratiche e raccomandazioni

operativeoperative

Luca SanfilippoLuca SanfilippoSYSTEA SpA, Anagni (FR)SYSTEA SpA, Anagni (FR)

Verona, 23 Ottobre 2007Verona, 23 Ottobre 2007 22

Stato delle reti di Stato delle reti di monitoraggio delle acque in monitoraggio delle acque in ItaliaItaliaMancanza di una normativa specifica sul Mancanza di una normativa specifica sul monitoraggio automaticomonitoraggio automatico

La normativa nazionale (recepimento Direttiva CEE) La normativa nazionale (recepimento Direttiva CEE) prescrive frequenze di monitoraggio di tipo prescrive frequenze di monitoraggio di tipo mensile o semestrale, non richiedendo in modo mensile o semestrale, non richiedendo in modo esplicito il monitoraggio automaticoesplicito il monitoraggio automatico

Scarsa omogeneità dei parametri misuratiScarsa omogeneità dei parametri misuratiL'attuale normativa L'attuale normativa indicando la necessità di indicando la necessità di misurare (in laboratorio) quasi un centinaio di misurare (in laboratorio) quasi un centinaio di parametri di qualità; di fatto non prescrive un parametri di qualità; di fatto non prescrive un set MINIMO di parametri da dovere misurare con set MINIMO di parametri da dovere misurare con reti automatiche (e quindi in Italia ...)reti automatiche (e quindi in Italia ...)

Assenza di integrazione strumentale e di gestione Assenza di integrazione strumentale e di gestione dati sia a livello regionale che nazionaledati sia a livello regionale che nazionale

In Gran Bretagna, Spagna e Corea del SudIn Gran Bretagna, Spagna e Corea del Sud da oltre da oltre dieci anni sono operative reti di monitoraggio dieci anni sono operative reti di monitoraggio delle acque superficiali gestite a livello di delle acque superficiali gestite a livello di bacino fluviale e supervisionate a livello bacino fluviale e supervisionate a livello nazionalenazionale


Stato delle reti di Stato delle reti di monitoraggio delle acque in monitoraggio delle acque in Italia (2)Italia (2)Mancanza di un Ente di omologazione della Mancanza di un Ente di omologazione della strumentazione di monitoraggiostrumentazione di monitoraggio

In Cina e Corea del Sud In Cina e Corea del Sud non è possibile non è possibile commercializzare strumentazione che non sia stata commercializzare strumentazione che non sia stata preventivamente verificata da un Ente preposto a preventivamente verificata da un Ente preposto a livello nazionalelivello nazionale

Mancanza di standard comuni per la raccolta e Mancanza di standard comuni per la raccolta e validazione dei dati di monitoraggiovalidazione dei dati di monitoraggio

L'assenza di standard a livello nazionale L'assenza di standard a livello nazionale rende rende estremamente difficoltosa la comparazione e estremamente difficoltosa la comparazione e l'analisi dei dati raccolti da diverse reti di l'analisi dei dati raccolti da diverse reti di monitoraggiomonitoraggio

Assenza di una strategia generale sull'utilizzo Assenza di una strategia generale sull'utilizzo dei dati di monitoraggio della qualità delle dei dati di monitoraggio della qualità delle acqueacque

Il monitoraggio ambientale deve essere uno Il monitoraggio ambientale deve essere uno strumento di supporto alle decisioni: strumento di supporto alle decisioni: in Italia in Italia chi le prende ?chi le prende ?


Parallelo con le reti di Parallelo con le reti di monitoraggio della qualità monitoraggio della qualità dell'ariadell'ariaNorme certe impongono l'effettiva applicazione Norme certe impongono l'effettiva applicazione del monitoraggio ambientaledel monitoraggio ambientale

Solo la responsabilità penale dei sindaci Solo la responsabilità penale dei sindaci sul sul controllo dei limiti di qualità dell'aria ha controllo dei limiti di qualità dell'aria ha imposto l'effettivo funzionamento delle reti imposto l'effettivo funzionamento delle reti di monitoraggio nelle cittàdi monitoraggio nelle città

L'esigenza reale impone l'effettiva L'esigenza reale impone l'effettiva applicazione della normativaapplicazione della normativa

In Italia l'acqua costa poco e ce n'è ancora In Italia l'acqua costa poco e ce n'è ancora tanta: tanta: la nostra attuale (ma per quanto ?) la nostra attuale (ma per quanto ?) ricchezza limita di fatto un'efficace attività ricchezza limita di fatto un'efficace attività di conservazione delle risorse esistenti di conservazione delle risorse esistenti

L'attuale miopia si tramuterà prima o poi in L'attuale miopia si tramuterà prima o poi in gestione dell'emergenza ? gestione dell'emergenza ?

In Italia troppe cose si decidono solo quando In Italia troppe cose si decidono solo quando si arriva alle estreme conseguenze ... si arriva alle estreme conseguenze ...


Come garantire la qualità dei dati Come garantire la qualità dei dati prodotti dalle reti di monitoraggio prodotti dalle reti di monitoraggio della qualità delle acque ?della qualità delle acque ?Realizzare sistemi di monitoraggio basati su Realizzare sistemi di monitoraggio basati su

standard internazionali ed esperienze pregressestandard internazionali ed esperienze pregresseMolti paesi sono molto più avanti a noi Molti paesi sono molto più avanti a noi e quindi e quindi è opportuno riferirsi a normative consolidate a è opportuno riferirsi a normative consolidate a livello internazionale ed esperienze tecniche e livello internazionale ed esperienze tecniche e gestionali già verificate sul campo gestionali già verificate sul campo

Disporre di finanziamenti sufficienti per Disporre di finanziamenti sufficienti per garantire la gestione e la manutenzionegarantire la gestione e la manutenzione

Troppe reti di monitoraggio in Italia Troppe reti di monitoraggio in Italia sono state sono state abbandonate dopo il collaudo per mancanza di abbandonate dopo il collaudo per mancanza di fondi per la gestione correntefondi per la gestione corrente

Realizzare sistemi di analisi e validazione che Realizzare sistemi di analisi e validazione che integrino le competenze e facilitino l'analisi e integrino le competenze e facilitino l'analisi e le decisionile decisioni

Quanti Enti in Italia hanno competenza su un Quanti Enti in Italia hanno competenza su un bacino fluviale? bacino fluviale? Sfruttando le risorse Sfruttando le risorse tecnologiche rese disponibili da Internet è già tecnologiche rese disponibili da Internet è già possibile risolvere molti di questi problemi.possibile risolvere molti di questi problemi.


Tecnologie e raccomandazioni Tecnologie e raccomandazioni operative per la gestione delle operative per la gestione delle

reti di monitoraggio acquereti di monitoraggio acqueFasi operative del processo analitico di Fasi operative del processo analitico di misura:misura:

- Campionamento- Campionamento

- Trattamento del campione- Trattamento del campione

- Analisi automatica- Analisi automatica

- Autopulizia della strumentazione di misura- Autopulizia della strumentazione di misura

- Acquisizione, prevalidazione locale dei dati - Acquisizione, prevalidazione locale dei dati e controllo di configurazione del sistemae controllo di configurazione del sistema

- Trasmissione remota dei dati e degli allarmi- Trasmissione remota dei dati e degli allarmi

- Archiviazione, validazione e presentazione - Archiviazione, validazione e presentazione integrata dei datiintegrata dei dati

- Manutenzione periodica del sistema di - Manutenzione periodica del sistema di monitoraggio.monitoraggio.


Fasi operative del processo Fasi operative del processo analitico di misura automaticaanalitico di misura automatica

Metals

River waterWaterLevel

AutomaticSample UnitTurbidity

- pH, Red-ox - Temp. - Oxygen - Conductivity Nutrients

Pre-filtered sample water

Microfiltration Unit

RCU

On-site data storage

PUMP

PRE- FILTER

• Sampling• SamplingPump, Pre-filter, Flow cell

Nutrients - BATCH ANALYSIS

Orthophosphate

Ammonium, Nitrate

• No sample pre-treatment

CONTINUOUS ANALYSIS

pH, Temp., Conductivity,

Oxygen, Turbidity

Biomonitoring

• Sample pre-treatment


Il campionamentoIl campionamento

E' la fase più importanteE' la fase più importante

Il prelievo deve essere rappresentativoIl prelievo deve essere rappresentativo

Problemi:Problemi:- Sistema di pompaggio: - Sistema di pompaggio: idoneo per evitare idoneo per evitare intasamenti e garantire la prevalenza richiestaintasamenti e garantire la prevalenza richiesta

- Prevalenza: - Prevalenza: < 6 m alimentazione a bassa < 6 m alimentazione a bassa tensione, altrimenti utilizzo 220 Vcatensione, altrimenti utilizzo 220 Vca

- Linea di prelievo:- Linea di prelievo: installazione che garantisca installazione che garantisca la continuità e l'affidabilità di funzionamentola continuità e l'affidabilità di funzionamento

- Intasamento: - Intasamento: prelievo effettuato sotto il pelo prelievo effettuato sotto il pelo dell'acquadell'acqua

- Innalzamento livello corpo idrico:- Innalzamento livello corpo idrico: oculata oculata scelta del sito d'installazione !scelta del sito d'installazione !


Il campionamento – esempi operativi Il campionamento – esempi operativi di sistemi di prelievo su Danubio e di sistemi di prelievo su Danubio e RenoReno


Il trattamento del campioneIl trattamento del campione

La normativa europea prevede il rispetto dei La normativa europea prevede il rispetto dei limiti di composti chimici dissolti in acqualimiti di composti chimici dissolti in acqua

Un trattamento rappresentativo prevederebbe quindi Un trattamento rappresentativo prevederebbe quindi la filtrazione a 0.45 micron per gran parte dei la filtrazione a 0.45 micron per gran parte dei parametri normatiparametri normati

La gran parte delle reti di monitoraggio prevedono La gran parte delle reti di monitoraggio prevedono filtrazioni nulle o nel range 20-100 micron.filtrazioni nulle o nel range 20-100 micron.

Problemi:Problemi:- Autopulizia del sistema: - Autopulizia del sistema: deve garantirne la deve garantirne la continuità nell'intervallo di manutenzione continuità nell'intervallo di manutenzione periodica programmata -> sistemi meccanici, periodica programmata -> sistemi meccanici, soluzioni pulenti e/o aria compressasoluzioni pulenti e/o aria compressa

- Alimentazione del sistema di filtrazione: - Alimentazione del sistema di filtrazione: la la filtrazione a 0.45 micron impone un'alta filtrazione a 0.45 micron impone un'alta pressione dell'aria di controflusso e alti pressione dell'aria di controflusso e alti valori di flusso d'acqua campione.valori di flusso d'acqua campione.


Il trattamento del campione – Il trattamento del campione – esempi operativi di sistemi di esempi operativi di sistemi di filtrazione per analisi chimicafiltrazione per analisi chimica


L'analisi automaticaL'analisi automatica

I parametri chimico-fisici: temperatura, pH, I parametri chimico-fisici: temperatura, pH, conducibilità, ossigeno disciolto e torbiditàconducibilità, ossigeno disciolto e torbidità

I parametri chimici: composti organici (TOC, COD), I parametri chimici: composti organici (TOC, COD), nutrienti, TN e TP, metalli e metalli pesanti nutrienti, TN e TP, metalli e metalli pesanti discioltidisciolti

I parametri biologici: BOD, tossicità integrale I parametri biologici: BOD, tossicità integrale

Problemi:Problemi:- Garantire la continuità di funzionamento e - Garantire la continuità di funzionamento e l'accuratezza l'accuratezza già per i soli parametri chimici-già per i soli parametri chimici-fisici non è facilefisici non è facile

- La gestione delle apparecchiature per misure - La gestione delle apparecchiature per misure analitiche analitiche dei parametri chimici richiede un alto dei parametri chimici richiede un alto grado di preparazione da parte degli operatori e grado di preparazione da parte degli operatori e dei manutentoridei manutentori

- - La gestione dei sistemi di monitoraggio biologicoLa gestione dei sistemi di monitoraggio biologico è è attualmente utile ed efficace solo se effettuata da attualmente utile ed efficace solo se effettuata da operatori altamente specializzati. operatori altamente specializzati.


La misura automatica – esempio di La misura automatica – esempio di sistema di monitoraggio operante da sistema di monitoraggio operante da quindici anniquindici anni

Danube River in Vienna– Groundwater (Bank filtrate) and River

Water quality Monitoring Station (Nordbrücke, River km 1932, 53)


La misura automatica – esempio di La misura automatica – esempio di sistemi di monitoraggio operanti da sistemi di monitoraggio operanti da venti anniventi anni

““Trend Monitoring in European Rivers” Trend Monitoring in European Rivers” Parameters measured in the Danube & RhineParameters measured in the Danube & Rhine

National and international monitoring programs:National and international monitoring programs:approx. 200 parameters approx. 200 parameters

– Indicator parameters(water flow, turbidity, temperature, pH, oxygen, electrical

conductivity)– Nutrients

(phosphorous, nitrogen and silicates)– Major cations and anions– Heavy metals (metals and metalloids)– Organic micro pollutants (pesticides, PCB, PAH etc.)– Radioactivity

Biological monitoring

in water, suspended matter and sediments


La misura automatica – esempio di La misura automatica – esempio di sistemi di monitoraggio operanti da sistemi di monitoraggio operanti da venti anniventi anni

Results of Trend Monitoring ShowResults of Trend Monitoring ShowSuccess of Water Quality ManagementSuccess of Water Quality Management

Ammonium-Nitrogen-ConcentrationRhine at Mainz

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

mg

/l

Cadmium (Cd) content in suspended solidsRhine at Koblenz

0123456789

10

mg

/kg


L'autopulizia della strumentazione L'autopulizia della strumentazione di misuradi misuraParametri chimico-fisici: Parametri chimico-fisici: pulizia meccanica o pulizia meccanica o mediante soluzioni + aria compressa degli mediante soluzioni + aria compressa degli elettrodi di misuraelettrodi di misura

Parametri chimici: Parametri chimici: sistema idraulico che garantisca sistema idraulico che garantisca l'autopulizia periodica automatica ed eviti lo l'autopulizia periodica automatica ed eviti lo sviluppo del biofoulingsviluppo del biofouling

Problemi:Problemi:- Minimizzare la deriva strumentale - Minimizzare la deriva strumentale dovuta in gran dovuta in gran parte ad effetti di sporcamento dei circuiti parte ad effetti di sporcamento dei circuiti idraulici e dei rivelatoriidraulici e dei rivelatori

- Ridurre il trascinamento strumentale - Ridurre il trascinamento strumentale tra un tra un campione ed il successivocampione ed il successivo

- - Massimizzare gli intervalli di manutenzione Massimizzare gli intervalli di manutenzione periodicaperiodica, che comunque devono NECESSARIAMENTE , che comunque devono NECESSARIAMENTE essere definiti e rispettati. essere definiti e rispettati.


L'autopulizia della strumentazione L'autopulizia della strumentazione di misura – esempi operatividi misura – esempi operativi


L'aL'acquisizione, prevalidazione cquisizione, prevalidazione locale dei dati e controllo di locale dei dati e controllo di configurazione del sistemaconfigurazione del sistemaScelta adeguata del sistema di controllo locale: Scelta adeguata del sistema di controllo locale: punto-punto, SCADA, basato su Internetpunto-punto, SCADA, basato su Internet

Compatibilità e complementarità con il sistema di Compatibilità e complementarità con il sistema di controllo remotocontrollo remoto

Problemi:Problemi:- Garantire la continuità e l'affidabilità di - Garantire la continuità e l'affidabilità di funzionamento 24hfunzionamento 24h

- Definire criteri di prevalidazione automatica del - Definire criteri di prevalidazione automatica del dato raccolto dato raccolto già a livello localegià a livello locale

- - Garantire l'aggiornamento del software di gestioneGarantire l'aggiornamento del software di gestione per adeguamenti sistemistici, strumentali e e per adeguamenti sistemistici, strumentali e e normativinormativi

- Garantire la modificabilità e l'espandibilità del - Garantire la modificabilità e l'espandibilità del sistema: sistema: troppi sistemi di monitoraggio sono stati troppi sistemi di monitoraggio sono stati dichiarati obsoleti solo per la scarsa affidabilità dichiarati obsoleti solo per la scarsa affidabilità e flessibilità del sistema di controlloe flessibilità del sistema di controllo


Trasmissione remota dei dati e Trasmissione remota dei dati e degli allarmidegli allarmiScelta del media di trasmissione: Scelta del media di trasmissione: modem, radio UHF. modem, radio UHF. GSM, GPRS, UMTS, satelliteGSM, GPRS, UMTS, satellite

Definizione del protocollo di trasmissione dati: Definizione del protocollo di trasmissione dati: asincrono, TCP-IP, standard industriali (SCADA)asincrono, TCP-IP, standard industriali (SCADA)


- Poter prevedere la gestione di strumentazione di - Poter prevedere la gestione di strumentazione di monitoraggio dedicata monitoraggio dedicata talvolta di tipo non talvolta di tipo non standard a livello industrialestandard a livello industriale

- - Disporre di funzioni avanzate di diagnostica per Disporre di funzioni avanzate di diagnostica per il controllo remoto della rete e delle il controllo remoto della rete e delle strumentazione montata in campostrumentazione montata in campo per ridurre gli per ridurre gli interventi diretti dei tecnici nelle stazioniinterventi diretti dei tecnici nelle stazioni


Archiviazione, validazione e Archiviazione, validazione e presentazione integrata dei datipresentazione integrata dei datiDefinizione del data base e del sistema operativoDefinizione del data base e del sistema operativo

Definizione della piattaforma e configurazione Definizione della piattaforma e configurazione hardwarehardware

Definizione dell'ambiente software di lavoro e Definizione dell'ambiente software di lavoro e delle funzioni operative delle funzioni operative


- Poter interpretare e validare rapidamente i dati - Poter interpretare e validare rapidamente i dati raccolti raccolti al fine di renderli disponibili per al fine di renderli disponibili per l'analisi e le decisioni (?)l'analisi e le decisioni (?)

- - Disporre di funzioni avanzate di diagnostica per Disporre di funzioni avanzate di diagnostica per il controllo remoto della rete e delle il controllo remoto della rete e delle strumentazione montata in campostrumentazione montata in campo per ridurre gli per ridurre gli interventi diretti dei tecnici nelle stazioniinterventi diretti dei tecnici nelle stazioni


Sistema integrato di gestione dati Sistema integrato di gestione dati ambientali – esempio operativo: ambientali – esempio operativo: ZetaCEDZetaCED• Comunicazione dati da stazione verso il Comunicazione dati da stazione verso il centro di controllo mediante GSM/GPRS, centro di controllo mediante GSM/GPRS, accesso e presentazione dei dati accesso e presentazione dei dati numerica e grafica su Internetnumerica e grafica su Internet

• Possibilita`di validazione dei dati da Possibilita`di validazione dei dati da parte di piu` operatori dislocati in parte di piu` operatori dislocati in diverse sedi, su più livellidiverse sedi, su più livelli

• Data-base relazionale localizzato su Web Data-base relazionale localizzato su Web serverserver

• Invio allarmi mediante SMS, con Invio allarmi mediante SMS, con possibilita` di ricezione comandi possibilita` di ricezione comandi asincroni sempre via SMSasincroni sempre via SMS

• Facilita` di manutenzione remota Facilita` di manutenzione remota dell'applicazione e della configurazione dell'applicazione e della configurazione locale di ogni stazione.locale di ogni stazione.


Manutenzione periodica del sistema Manutenzione periodica del sistema di monitoraggiodi monitoraggio

Un analizzatore o una stazione di monitoraggio Un analizzatore o una stazione di monitoraggio sono come la Vostra automobile: sono come la Vostra automobile: hanno hanno bisogno di un guidatore, della benzina, dei bisogno di un guidatore, della benzina, dei tagliandi di manutenzione e del meccanicotagliandi di manutenzione e del meccanico

La manutenzione di questi sistemi è La manutenzione di questi sistemi è indispensabile indispensabile per garantirne la continuità per garantirne la continuità di funzionamentodi funzionamento

Tutte le reti di monitoraggio ambientale Tutte le reti di monitoraggio ambientale operative da decenni operative da decenni dispongono di una dispongono di una organizzata gestione e manutenzione a organizzata gestione e manutenzione a livello livello GIORNALIEROGIORNALIERO

Non è stato ancora inventato un sensore, Non è stato ancora inventato un sensore, analizzatore o sistema di misura di analizzatore o sistema di misura di parametri complessi parametri complessi che non richieda che non richieda un'adeguata supervisione umana, calibrazione un'adeguata supervisione umana, calibrazione e manutenzione periodica.e manutenzione periodica.


ConclusioniConclusioniFare tesoro delle esperienze tecniche ed Fare tesoro delle esperienze tecniche ed operative già realizzate all'estero nella operative già realizzate all'estero nella gestione dei sistemi di monitoraggio della gestione dei sistemi di monitoraggio della qualità delle acquequalità delle acque

Diffidare delle promesse di assoluta Diffidare delle promesse di assoluta automazione del sistema di analisiautomazione del sistema di analisi

Privilegiare quei partners che dispongano Privilegiare quei partners che dispongano della necessaria esperienza nel settore della necessaria esperienza nel settore specificospecifico

Favorire le sinergie con Enti ed Aziende Favorire le sinergie con Enti ed Aziende che si siano confrontate con mercati che si siano confrontate con mercati esteri più avanzati del nostro.esteri più avanzati del nostro.

Qualità delle misure acquisite da sistemi di monitoraggio delle acque in corpi idrici superficiali...

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