Contenuto di sostanza organica nelle acque: indice di Kubel

Al giorno d’oggi, tra l’aumento di sostanze inquinanti e la nascita di nuove xenobiotiche, è noto come le persone prestino molta più attenzione a quelli che sono i parametri chimici che caratterizzano tutto ciò che viene ingerito o con cui si entra in contatto.

Adesso, in particolare, parleremo di un parametro chimico molto importante nelle acque soprattutto potabili: il contenuto di sostanza organica.  Tutte le acque naturali contengono quantità più o meno elevate di sostanze organiche, disciolte o in sospensione, di origine animale e vegetale. Esse sono costituite principalmente dagli acidi umici del terreno; la loro quantità varia a seconda delle acque: nelle acque potabili sono presenti in tracce, mentre in quelle derivanti da scarichi urbani sono presenti in quantità rilevanti.

Data la grande varietà dei composti organici che possono essere presenti in un’acqua, una determinazione diretta sarebbe molto lunga e complicata e si ricorre quindi ad un metodo indiretto basato sulla proprietà che hanno queste sostanze di poter essere più o meno facilmente ossidate a caldo in ambiente acido, da un ossidante energico quale il permanganato di potassio.

Il risultato dell’analisi viene espresso in ppm di ossigeno (Indice di Kubel) che sarebbe necessario per la combustione di tali composti. Tuttavia, il permanganato riesce ad ossidare pur non quantitativamente, anche composti inorganici e non biodegradabili, quindi tale parametro rappresenta una misura convenzionale della contaminazione dovuta a materiale organico e a sostanze inorganiche ossidabili e non può pertanto essere utilizzata come una misura rigorosa del tenore solo di sostanze organiche presenti nell’acqua.

Ma perché è importante il parametro dell’ossidabilità del permanganato nelle acque?

La risposta è molto semplice, tale indice è utilizzabile per valutare la qualità dell’acqua: nella generalità dei casi questa migliora all’abbassarsi di tale valore, dunque è un importante indicatore di inquinamento. Tra le sostanze organiche, infatti, ci sono feci, urina e simili e, di conseguenza, anche microrganismi nocivi. È auspicabile che l’acqua potabile non contenga sostanze organiche o ne contenga pochissime. La Dir. 98/83 CE ed il suo recepimento nazionale D.Lgs 31/2001 hanno fissato un valore di parametro di 5,0 mg/L O₂.

In pratica 100 ml di un campione d’acqua acidificato con acido solforico (H₂SO₄), viene addizionato di un eccesso di permanganato di potassio (KMnO₄) a titolo noto e quindi, per aumentare la velocità della combustione delle sostanze organiche, portato all’ebollizione per 10’. La soluzione assume una colorazione violetta.

Dopo raffreddamento si aggiunge ossalato di sodio (Na₂C₂O₄) in quantità equivalente al KMnO₄ (la soluzione diventa incolore) e si continua con l’ulteriore riscaldamento per altri 5’ (avendo cura di non superare la temperatura di 60°C per evitare la decomposizione dell’ossalato in CO₂ e H₂O).

5 Na₂C₂O₄ + 2 KMnO₄ + 8 H₂SO₄ → 2 MnSO₄ + 10 CO₂ + 8 H₂O + 5 Na₂SO₄ + K₂SO₄

Infine si retrotitola l’eccesso di ossalato con KMnO₄, con aggiunta rapida del reattivo e sotto moderata agitazione fino a colorazione rosa persistente per almeno 30 secondi.

È ovvio che l’eccesso di ossalato scaturisce dal fatto che una parte del permanganato è stata utilizzata per l’ossidazione delle sostanze organiche e quindi non è più disponibile per la reazione con Na₂C₂O₄, mentre se l’acqua non contiene sostanze organiche, tutto l’ossalato sarà consumato dal permanganato inizialmente aggiunto e la retrotitolazione non ha senso. In tutti i casi nella titolazione sarà consumata una quantità di KMnO₄ equivalente alle sostanze organiche presenti.

Nelle condizioni operative del metodo i cloruri, se presenti in concentrazioni superiori a 300 mg/L, interferiscono significativamente sulla misura essendo ossidati a cloro gassoso (Cl₂).

Grande importanza ha il campionamento e la conservazione dei campioni: al momento del prelievo il campione va acidificato con 5 mL di acido solforico diluito 1:4 per ogni litro.

Se si prevede di effettuare l’analisi dopo 6 ore dal prelievo è bene conservare il campione in bottiglia scura ad una temperatura inferiore a 5°C. La conservazione del campione deve essere comunque limitata il più possibile.

Gabriele Costantino

V D BA