1030. Metodi di campionamento - CNR

1 PARTE GENERALEIl campionamento pu definirsi come l operazione di prelevamento della parte di una so-stanza di dimensione tale che la propriet misurata nel campione prelevato rappresenti, en-tro un limite accettabile noto, la stessa propriet nella massa di origine. In altre parole, il fi-ne ultimo del campionamento ambientale sempre quello di consentire la raccolta di porzio-ni rappresentative della matrice che si vuole sottoporre ad analisi. Il campionamento costitui-sce quindi la prima fase di ogni processo analitico che porter a risultati la cui qualit stret-tamente correlata a quella del campione prelevato. Per tale motivo, il campionamento unafase estremamente complessa e delicata che condiziona i risultati di tutte le operazioni suc-cessive e che di conseguenza incide in misura non trascurabile sull incertezza totale del risul-tato dell studi disponibili mettono in evidenza che l incertezza associata al campionamento pu contribuire anche per il 30-50% all incertezza associata al risultato analitico finale ed digran lunga pi elevata rispetto all incertezza associata alla fase analitica (circa il 5%).

2 Numerose fonti di incertezza possono influire sui risultati di analisi ambientali. La Tab. 1 rias-sume in modo schematico le principali fasi di un analisi ambientale, le possibili fonti di incer-tezza ed un indice qualitativo per valutare quanto la specifica fase possa gravare sull incer-tezza finale. di campionamentoFaseSorgente di incertezzaIndice qualitativo di incertezza Tabella 1: Fasi dell analisi ambientale, possibili fonti di incertezza e indice qualitativo per valutare quanto la proce-dura eseguita possa gravare nella valutazione dell incertezza finale di una misura analiticaPianificazioneDefinizione dell areaVariabilit spaziale, eterogeneit AltoMetodo di campionamentoRappresentativit statistica,Alto, parzialmente controllabilecontaminazione o perditeNumero dei campioniRappresentativit statisticaAltoMassa del campioneRappresentativit statisticaBassoTempisticaVariabilit temporaleAltoCampionamentoCondizioni ambientaliIrriproducibilit Molto altoImballaggio del campioneContaminazione o perditeControllabileConservazione del campionePerdite per metabolismo, volatilizzazioneMedioecc.

3 (in particolare relativamentea campioni di acqua, aria e tessuti animali)TrasportoContaminazione e perdite per metabolismo,Altovolatilizzazione (in particolare per i campioni di suolo e acqua)ImmagazzinamentoContaminazione o perdite, metabolismo,AltoBreve termine/Lungo terminealterazione della forma e del pesooriginari, speciazione, solubilit Preparazione del campionePulizia, lavaggioContaminazione o perdite per lisciviazioneAltoEssiccazionePerdite, contaminazioneMedioOmogeneizzazioneConta minazioneAltoSottocampionamentoEterogene it , distribuzione delle particelleMedioe dell analitaPretrattamentoContaminazione a causa dei reagenti o delControllabilecontenitore del campione, precipitazione,perdite per adsorbimento seguePARTE piano di campionamentoLa predisposizione del piano di campionamento , finalizzato alla raccolta di una serie di cam-pioni rappresentativi risulta fondamentale per una corretta descrizione del fenomeno definizione degli obiettivi del campionamento (ricerca.)

4 Monitoraggio, controllo, ecc.) unafase cruciale di tutto il processo analitico, in quanto rappresenta un fattore condizionante l in-tero approccio sperimentale che comprende la scelta del numero e della localizzazione deipunti di campionamento , la determinazione della frequenza, della durata e delle proceduredi prelievo, nonch il successivo trattamento dei campioni e la scelta delle pi adeguate me-todiche analitiche da utilizzare. La predisposizione di un piano di campionamento , che conduca ad una serie di campionirappresentativi del fenomeno da descrivere, implica oltre ad una conoscenza preliminare delsistema da analizzare, una chiara definizione degli obiettivi da analisi pu essere finalizzata alla verifica del rispetto di limiti, alla definizione della varia-bilit spaziale e/o temporale di uno o pi parametri, al controllo di scarichi accidentali odoccasionali, alla determinazione di parametri di processo, alla caratterizzazione fisica, chi-mica o biologica di un ambiente.

5 Dal punto di vista analitico, la rappresentativit del risultato dipende dal numero di campio-ni prelevati. Tale numero pu essere definito statisticamente in base a criteri dipendenti dagliobiettivi di qualit e dalla ripetibilit del metodo. Generalmente, per , il numero di campio-ni ricavati in base a considerazioni statistiche poco realistico, perch porta spesso ad unnumero di prelievi non sostenibile rispetto alle risorse economiche, umane e laboratoristichedisponibili. Il calcolo statistico basato, inoltre, su alcune assunzioni che non sempre posso-no essere accettate a priori (in particolare in campo ambientale), come quella della norma-lit della distribuzione dei valori misurati. Dal punto di vista pratico, il numero di repliche pu rappresentare un giusto compromesso tra le esigenze della rappresentativit analitica e le ri-sorse campione dovr inoltre essere:- prelevato in maniera tale che mantenga inalterate le proprie caratteristiche fi-siche, chimiche e biologiche fino al momento dell analisi;- conservato in modo tale da evitare modificazioni dei suoi componenti e dellecaratteristiche da gli obiettivi del prelievo, le operazioni di campionamento devono essere effettuate sul-la base di uno specifico Piano di campionamento , che deve programmare nel dettaglio leoperazioni di campionamento secondo criteri e disposizioni che in alcuni casi sono stabiliteda normative tecniche di riferimento.

6 Il campionamento , essendo parte integrante dell interoprocedimento analitico, deve essere effettuato da personale qualificato e nel rispetto dellanormativa in materia di sicurezza del piano di campionamento deve quindi prevedere:- la definizione dell obiettivo;- la descrizione del sito di campionamento ;- la strategia di campionamento ;76 FaseSorgente di incertezzaIndice qualitativo di incertezza AnalisiStrumenti settati in maniera errata,Medio - Bassointerferenze fisiche e chimiche nella fase di taraturaValutazione dei datiNoncuranza delle distribuzioni Medio - Altoasimmetriche, della naturale variabilit seguePARTE GENERALE- l indicazione delle matrici da campionare;- le metodiche di campionamento ;- la numerosit dei campioni;- la durata del campionamento ;- la frequenza del campionamento ;- il numero di addetti e delle loro competenze necessarie per la conduzione delcampionamento;- la pianificazione logistica del campionamento (mezzi di trasporto, luoghi di ac-cesso, ecc.)

7 ;- le modalit di trasporto dei campioni;- la conservazione dei campioni;- il controllo di qualit ;- la pianificazione della sicurezzasul lavoro;- la definizione del tipo di documen-tazione che deve essere utilizzatodurante tutto il programma di documentazione del campione preleva-to dovr altres includere lo scopo del cam-pionamento, la descrizione del luogo delprelievo, l ora ed il giorno del prelievo, lecaratteristiche del campione, le precauzio-ni necessarie alla conservazione, l identifi-cazione del campione, l identificazione de-gli operatori e delle analisi che devono es-sere fatte. La quantit da prelevare dalcampione per le analisi dipende dalla tec-nica analitica e dai limiti di sensibilit piano di campionamento strutturatoquindi secondo una sequenza molto arti-colata di operazioni, rappresentata in ma-niera sintetica tramite il diagramma di flus-so di Fig.

8 1. Mutare in corso d opera lastrategia del piano di campionamento , inassenza anche di una qualsiasi registra-zione delle modifiche apportate, pu ave-re conseguenze che possono inficiareprofondamente la confrontabilit dei trascurate, le variabili climatiche,idrologiche, morfometriche ecc., assumonoin certi casi un importanza chiave nella in-terpretazione dei risultati. Un caso partico-lare di variabile strettamente legata alla fa-se di prelievo la definizione esatta dellaposizione geografica del punto di raccoltadei campioni. Sia nel caso di fiumi, ma an-cor pi nel campionamento di laghi o ac-que sotterranee, indispensabile registra-re su carte geografiche di scala appro-priata (1 o 1 ) le coordina-te del luogo di prelievo. Questa operazio-ne una volta complessa oggigiorno viene77 Figura 1: Diagramma di flusso del campionamento eanalisi GENERALE effettuata in modo semplice mediante strumenti di posizionamento satellitare (Global PositionSystem, GPS) alla portata di chiunque.

9 Anche la corretta misura della profondit del punto diprelievo rappresenta una variabile di campo significativa per interpretazioni successive dellavalidit e/o rappresentativit del a quelle prima indicate, oggi sono ormai facilmente ottenibili anche misure dirette incampo di variabili ambientali (conducibilit , pH, ossigeno, temperatura, clorofilla, ecc.), chesono utili per orientare e migliorare le operazioni di prelievo. L utilit maggiore dei sistemi dimisura in tempo reale comunque costituita dalla possibilit di acquisire un numero elevatodi misure in tempi molto brevi rispetto ai sistemi tradizionali. In un ambiente fluviale adesempio possibile effettuare transetti tra le rive che in pochi minuti forniscono centinaia di mi-sure. In questi casi si in grado di individuare facilmente la presenza di un plume dovutoalla non completa miscelazione di due masse d acqua, che possono differire per contenutotermico, per i soluti o per gli inquinanti trasportati, orientando quindi le modalit di un ambiente lacustre si possono invece condurre profili verticali mediante sonde multipa-rametriche che permettono di ottenere misure ad intervalli di frazioni di metro, che sono digrande utilit per identificare le diverse stratificazioni (termiche e chimiche) presenti.

10 Nel ca-so di acque sotterranee, infine, l uso di Metodi di misura in tempo reale raccomandato peril controllo delle operazioni di spurgo dei piezometri di prelievo dei campioni, per identifica-re eventuali traccianti salini utilizzati per verificare i movimenti delle acque di falda, strategie di campionamento possono essere:- casuali;- stratificate;- sistematiche;- preferenziali o campionamento casuale (random) si intende un prelevamento senza bias , cio senzaderive tendenziose, ma non a casaccio . I singoli prelevamenti dovrebbero avere la stessaprobabilit d includere tutti i componenti delle soluzioni in esame. Questa tecnica si utilizzacon soluzioni omogenee, per la misura di alcune propriet fisiche e chimiche e quando nonsi abbiano sufficienti campionamento stratificato l intera area in esame suddivisa in sottoaree, da ciascu-na delle quali tratto un campionamento sistematico o casuale semplice.