Monitoraggio ambientale dell'acqua

Il monitoraggio ambientale è l’indagine di contaminanti, prodotti chimici o qualsiasi altro parametro su aria, acqua o suolo.

Diverse famiglie di contaminanti sono principalmente monitorate, ma le indagini si concentrano anche sui nuovi contaminanti emergenti.

• Il monitoraggio ambientale è l’indagine di contaminanti, prodotti chimici o qualsiasi altro parametro su aria, acqua o suolo.
• Diverse famiglie di contaminanti sono principalmente monitorate, ma le indagini si concentrano anche su nuovi contaminanti emergenti.
• Residui di farmaci
• Pesticidi
• IPA (idrocarburi policiclici aromatici) composti da diversi anelli aromatici
• PCB (policlorobifenili), furani e diossine che sono inquinanti organici persistenti (POP)
• Interferenti endocrini (Bisfenoli, estrogeni sintetici)
• Composti perfluorinati
• Le biotossine sono tossine microalgali disciolte in acqua di mare come la pectenotossina (PTXs), la yessotossina (YTX), l’acido okadaico (OA)/Dinofisitossina (DTXs) e gli azaspiracidi (AZAs)

 

Il campionamento passivo permette il monitoraggio dei contaminanti (microinquinanti o biotossine) nell’acqua (acque superficiali, acque sotterranee, acque costiere…) per un periodo da breve (almeno 7 giorni) a lungo (con un impiego medio sul campo di un mese) per il quale non sono necessari energia, manutenzione e supervisione. Una media della concentrazione dei contaminanti raccolti viene misurata in laboratorio.

Offriamo una vasta gamma di campionatori passivi per raccogliere famiglie molto ampie di molecole naturali o sintetiche su acque superficiali o sotterranee. Alcuni campionatori passivi come i campionatori passivi a dischi e POCIS possono assorbire composti simili a seconda della buona scelta del sorbente/membrana. Per ogni campionatore passivo, abbiamo anche un formato per l’analisi delle acque sotterranee.

 

Campionatori passivi

 

• I campionatori passivi basati su dischi SPE sono concepiti per fornire una concentrazione TWA di composti organici polari o non polari e di metalli durante il periodo di campionamento. Questo campionatore passivo è molto semplice da usare per estrarre i contaminanti.
• Il Polar Organic Chemical Integrative Sampler (POCIS) è progettato per fornire la concentrazione media ponderata nel tempo (TWA) di prodotti chimici organici idrofili (pesticidi, residui di farmaci, glifosato e AMPA, EDC…) durante il periodo di campionamento. Il POCIS può essere fornito con o senza Performance Reference Compound (PRC). Storicamente sviluppato per composti polari, alcune applicazioni sono state sviluppate per composti non polari come i composti perfluorurati (PFAS) grazie alla giusta combinazione di sorbenti/membrane.
• Le silicon rubbers sono gli strumenti convenienti per l’assorbimento di contaminanti non polari come gli IPA o i PCB.
• Il tracciamento delle tossine in fase solida (SPATT) è un nuovo strumento di monitoraggio che simula la contaminazione da biotossine dei bivalvi che si nutrono di filtri.

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Il ministero francese per la transizione ecologica ha pubblicato un’ordinanza che consente l’uso di campionatori integrativi passivi (PIS) per il monitoraggio delle sostanze prioritarie e rilevanti nella matrice dell’acqua.

> Consulta il testo legislativo per il monitoraggio delle acque – Allegati II e III (in francese)

• Può generare una concentrazione media ponderata nel tempo (TWA) dei contaminanti nell’acqua
• Utilizzabile in condizioni difficili
• Nessuna preparazione o supervisione a priori
• Rilevamento di contaminazioni puntuali
• Maggiore arricchimento dei contaminanti
• Formati per il monitoraggio delle acque di superficie e per le acque sotterranee

AFFINISEP fornisce una gamma completa di sorbenti per la ritenzione di molecole specifiche o di una famiglia di contaminanti per prodotti farmaceutici, pesticidi, erbicidi, interferenti endocrini, glifosato e AMPA, composti perfluorinati… così come tutti gli accessori necessari come supporto, contenitore, collettore, ….

Davide Staedler e i suoi colleghi dell’Università di Losanna hanno condotto uno studio sulle variazioni dei pesticidi e dei metalli (DGT) in base alle diverse stagioni e ai diversi mesi nelle acque salmastre della Camargue, un ambiente difficile influenzato dalle precipitazioni, dai periodi di evaporazione, dalle pratiche agricole e dalle variazioni del livello di salinità.
Campionatori passivi, AttractSPE®POCIS HLB con PRC (per i contaminanti organici) e DGT (per i metalli), sono stati esposti per 21 giorni in 8 siti e utilizzati per valutare l’efficacia delle pratiche di bonifica su un periodo di 11 mesi.
Su 483 composti organici analizzati, 100 contaminanti (41% erbicidi, 30% fungicidi, 13% insetticidi e 16% prodotti di degradazione) sono stati misurati al di sopra del LoQ e monitorati durante questo periodo.

Boisard, E. et al. (2025) ‘Passive sampling in brackish waters: Monitoring metals and organic pollutants in the Camargue and its application to phytoremediation’, Environmental Advances, 21, p. 100656. Open access

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La degradazione dei pesticidi nelle acque superficiali provenienti dal deflusso dei bacini agricoli è stata analizzata utilizzando una combinazione unica di campionatori passivi (AttractSPE®POCIS HLB) con l’analisi isotopica specifica dei composti (CSIA). I POCIS sono stati posizionati per 28 giorni in uno stagno e in un fiume per valutare le differenze nella contaminazione di questi ambienti.
Tuttavia, la co-eluizione con la matrice dell’acqua superficiale può limitare notevolmente le misurazioni isotopiche e deve essere sistematicamente controllata prima di applicare l’approccio POCIS-CSIA.

Gilevska, T. et al. (2022) ‘Do pesticides degrade in surface water receiving runoff from agricultural catchments? Combining passive samplers (POCIS) and compound-specific isotope analysis’, Science of The Total Environment, 842, p. 156735.

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P. Le Coustumer et al. hanno studiato l’efficacia di un trattamento delle acque reflue domestiche per ridurre al minimo lo scarico di microrganismi e antibiotici in Senegal.
Hanno utilizzato i dischi senza membrana AttractSPE® HLB come campionatore passivo per monitorare il livello di molecole farmaceutiche residue (doxiciclina, ciprofloxacina, enoxacina, enrofloxacina, norfloxacina, ofloxacina, amoxicillina, ampicillina) in tre diversi punti delle acque reflue: vasche settiche, nel filtro a ghiaia e nella fossa di infiltrazione.
Sono state effettuate due campagne di immersione e i dischi sono stati esposti continuamente per 7 giorni.
I dischi hanno dimostrato l’efficacia del trattamento utilizzato.

Nini Sané et al. (2024) ‘Effect of Moringa oleifera seeds on the removal of pathogens and pharmaceutical residues in a domestic wastewater treatment plant by an interdisciplinary approach’, Environmental Science and Pollution Research Open access

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I dischi AttractSPE® RPS con membrana in PES sono stati utilizzati come campionatori passivi a disco per l’integrazione di 44 micropolutanti idrofili nelle acque superficiali. Sono stati utilizzati duplicati dei campionatori passivi ed è stata dimostrata la robustezza di questo dispositivo. È stato effettuato un confronto con un campionatore automatico (campionamento ogni 2 ore) e il 76% delle concentrazioni misurate non ha mostrato differenze significative tra i due metodi. I composti più idrofobici sono stati rilevati meglio con un campionatore automatico, poiché con il campionatore passivo questi composti vengono trattenuti maggiormente sulla membrana PES. Il limite di quantificazione è più basso con un campionatore passivo, poiché gli analiti sono preconcentrati nel sorbente, rispetto a un campionatore attivo in cui gli analiti vengono iniettati direttamente in LC-MS/MS. Inoltre, evidenzia il fatto che i dischi di silicone con punte di PRC potrebbero essere evitati quando la velocità dell’acqua è elevata e che la Rsmax potrebbe essere utilizzata per calcolare la TWA. Al contrario, gli RS riportati in letteratura possono essere utilizzati quando le condizioni idrodinamiche sono simili a quelle riportate in letteratura.

Reymond, N. et al. (2023) ‘An improved Chemcatcher-based method for the integrative passive sampling of 44 hydrophilic micropollutants in surface water – Part B: Field implementation and comparison with automated active sampling’, Science of The Total Environment, 871, p. 161937 Open access

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Diverse organizzazioni hanno effettuato un monitoraggio della qualità dell’acqua per 3 mesi (JDS4) nel Danubio, il fiume più grande d’Europa, in 9 siti diversi, analizzando 747 microinquinanti. Gli AttractSPE®Disks HLB sono stati utilizzati come campionatori passivi (senza membrane di diffusione) e hanno analizzato 671 composti provenienti da prodotti farmaceutici e per la cura personale (PCP), pesticidi e componenti industriali. Inoltre, sono stati effettuati test su gomma siliconica e test biologici. Questo è il primo studio che fornisce i campioni più rappresentativi di un’intera stagione di contaminazione lungo il Danubio, utilizzando campionatori passivi piuttosto che il tradizionale campionamento puntuale. Sono stati rilevati molti più inquinanti rispetto ad altri studi (come il JDS3).

Šauer, P., Vrana, B., Escher, B. I., Grabic, R., Toušová, Z., Krauss, M., Von der Ohe, P. C., König, M., Grabicová, K., Mikušová, P., Prokeš, R., Sobotka, J., Fialová, P., Novák, J., Brack, W., & Hilscherová, K. (2023) ‘Bioanalytical and chemical characterization of organic micropollutant mixtures in long-term exposed passive samplers from the Joint Danube Survey 4: Setting a baseline for water quality monitoring’, Environment International, 178, 107957, 2023  Open access

Prodotti utilizzati in questo articolo :

• SPE-Disks-HLB-47.T1.20/pk
• Dischi – campionatori passivi DBPS.HLB.90.40.kit.10/pk

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Nel 2021, la Joint Danube Survey 4 ha raccolto dati completi sul monitoraggio del Danubio in termini di biologia, microbiologia, idromorfologia e contaminazione chimica. Nel capitolo 32 del rapporto, sono stati utilizzati campionatori passivi con AttractSPE®Disks HLB (senza membrana di diffusione) per monitorare 154 composti, tra cui prodotti farmaceutici, pesticidi, benzotriazoli, droghe illecite e loro metaboliti. Il periodo di campionamento si è svolto durante l’estate (100 giorni) in 9 siti lungo il Danubio.

Vrana B., Smedes F., Hilscherová K., Prokeš R., Sobotka J., Fialová P., Alygizakis N., Slobodník J.,Tarábek P., Makovinská J., Thomaidis N., Nika M., Krauss M., Muz M., Schulze T., Grabic R., Grabicová R. (2021) ‘Scientific Report: A Shared Analysis of the Danube River Published by: ICPDR – International Commission for the Protection of the Danube’, p349 (chapter 32) River,  www.danubesurvey.org. Open access

Prodotti utilizzati in questo articolo :

• SPE-Disks-HLB-47.T1.20/pk
• Dischi – campionatori passivi DBPS.HLB.90.40.kit.10/pk

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Sono state determinate le concentrazioni di glifosato e AMPA nel plasma dei lamantini della Florida. Parallelamente, il monitoraggio di queste molecole nei corpi idrici della Florida prima, durante e dopo il raccolto della canna da zucchero è stato effettuato con campioni di striscio e con AFFINIMIP®POCIS GLYPHOSATE.

De María, M., Silva-Sanchez, C., Kroll, K.J., Walsh, M.T., Nouri, M.-Z., Hunter, M.E., Ross, M., Clauss, T.M. and Denslow, N.D. (2021) ‘Chronic exposure to glyphosate in Florida manatee’, Environment International, 152, 106493 Open access

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Le performance di AFFINIMIP®POCIS sono state valutate con concentrazioni di glifosato in tracce somministrate a impulsi di 1 giorno seguiti da risciacquo (simulando applicazioni di selvicoltura) rispetto alla somministrazione continua (simulando applicazioni agricole o urbane). Sono state testate diverse concentrazioni di Rodeo (equivalenti a 0,0-1,84 µg di glifosato /L.

Coble, A.A., Silva-Sanchez, C., Arthurs, W.J. and Flinders, C.A. (2022) ‘Detection and accumulation of environmentally-relevant glyphosate concentrations delivered via pulse- or continuous-delivery on passive samplers’, Science of the Total Environment, 838, 156131. Open access

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Un campionatore passivo basato su AttractSPE®Disks HLB è stato valutato per l’analisi delle acque sotterranee e delle tubazioni pressurizzate nelle stazioni di pompaggio. In entrambi i casi, con il campionatore passivo sono state rilevate diverse migliaia di caratteristiche rispetto alle centinaia di campioni prelevati.

Béen, F., Beernink, S. and Amato, E. (2021) Combining passive sampling with suspect and non-target screening (NTS) to monitor groundwater quality. BTO 2021.001. KWR Water Research Institute Open access

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Questo articolo fornisce i metodi standard e le linee guida per la preparazione in laboratorio dei campionatori passivi Chemcatcher per per la misura di composti organici polari, in particolare con AttractSPE®HLB. Include informazioni sulla preparazione dell’attrezzatura per il dispiegamento, sull’estrazione degli analiti sequestrati sul disco della fase ricevente fino al punto di analisi strumentale. Questo protocollo è stato utilizzato con successo per monitorare un’ampia gamma di inquinanti polari (come prodotti fitosanitari, farmaceutici e per la cura della persona) in fiumi e torrenti di tutto il mondo.

Robinson, R.F.A., Mills, G.A. and Fones, G.R. (2023) ‘Monitoring of polar organic compounds in fresh waters using the Chemcatcher passive sampler’, MethodsX, 10, 102054. Open Access

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Viene presentata la miniaturizzazione di un flusso di lavoro completo per l’identificazione e il monitoraggio dei contaminanti di interesse emergente (CEC) con l’uso di AttractSPE®HLB come fase ricevente del campionatore passivo. Negli estratti 3D-PSD di tutti i siti è stato identificato un numero quasi doppio di CEC rispetto ai campioni di acqua (80 contro 42 CEC, rispettivamente).

Richardson, A.K. et al. (2022) ‘A miniaturized passive sampling-based workflow for monitoring chemicals of emerging concern in water’, Science of The Total Environment, 839, p. 156260 Open Access

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I dischi AttractSPE® HLB sono stati utilizzati come campionatori passivi con una membrana di diffusione per monitorare 164 contaminanti di interesse emergente (CEC) in due siti del Tamigi vicino a Londra (Regno Unito). Mentre l’analisi dell’acqua di falda poteva rilevare un totale di 33 CEC, i campionatori passivi hanno reso possibile il rilevamento di 65 composti unici (prodotti farmaceutici, droghe illecite, metaboliti di droghe, prodotti per la cura personale e pesticidi).

Richardson, A.K. et al. (2021) ‘Rapid direct analysis of river water and machine learning assisted suspect screening of emerging contaminants in passive sampler extracts’, Analytical Methods, 13(5), pp. 595–606. Open Access

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I campionatori passivi basati su dischi SPE e silicone sono stati dispiegati nella Sierra Nevada per concentrare i pesticidi per giorni o settimane alla volta. Questo rapporto dimostra che l’uso di membrane limitanti la diffusione (DLM) impedisce l’accumulo di composti più idrofobici nella fase ricevente. I dischi AttractSPE® HLB e RPS sono stati adatti a essere utilizzati senza DLM e ad accumulare un’ampia gamma di pesticidi per la determinazione della loro presenza/assenza.

De Parsia, M.D., Orlando, J.L. and Hladik, M.L. (2023) Assessing the presence of current-use pesticides in mid-elevation Sierra Nevada streams using passive samplers, California, 2018–19. U.S. Geological Survey Scientific Investigations Report 2022–5129.  Open Access

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BRGM (Istituto francese di indagine geologica) ha valutato il campionamento passivo di 42 pesticidi per ACQUE SOTTOFONDO. Sono stati studiati due tipi di campionatori passivi, un POCIS per pesticidi polari e un campionatore POCIS-MIP equivalente ad AFFINIMIP® POCIS Glyphosate in condizioni di flusso ridotto come quelle presenti nelle acque sotterranee. Le calibrazioni sono avvenute in un pilota sperimentale riempito con acqua di falda e con pochi metri d’acqua al giorno. AMPA e glifosato avevano tassi di campionamento simili per entrambi i valori di flusso d’acqua testati (1 m e 4 m al giorno), ma erano inferiori a quelli ottenuti in condizioni di agitazione di un fattore 3 per il glifosato e un fattore 7 per AMPA.

Berho, C., Robert, S., Coureau, C., Coisy, E., Berrehouc, A., Amalric, L. and Bruchet, A. (2020) ‘Estimating 42 pesticide sampling rates by POCIS and POCIS-MIP samplers for groundwater monitoring: a pilot-scale calibration’, Environmental Science and Pollution Research, 27, pp. 40174–40185.

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Un campionatore integrativo chimico organico polare (POCIS) dedicato al glifosato e al suo principale prodotto di degradazione acido aminometilfosfonico (AMPA) è stato sviluppato da AFFINIMIP®SPE Glyphosate-AMPA. La calibrazione di laboratorio in un sistema di esposizione a flusso continuo di acqua mostra una frequenza di campionamento di 111 e 122 ml al giorno 1 rispettivamente per glifosato e AMPA. Questo prodotto è commercializzato come AFFINIMIP®POCIS GLIFOSATO.

Berho, C., Claude, B., Coisy, E., Togola, A., Bayoudh, S., Morin, P. and Amalric, L. (2017) ‘Laboratory calibration of a POCIS-like sampler based on molecularly imprinted polymers for glyphosate and AMPA sampling in water’, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 409(8), pp. 2029–2038.

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È stato sviluppato un assorbente SPE a base di polimeri a impronta molecolare (MIP) per il glifosato e l’AMPA da testare come fase di ricezione del campionatore passivo integrativo (POCIS-LIKE).

New molecularly imprinted polymers (MIP) used as SPE clean up method and as a passive sampler receiving phase for the catchment of glyphosate and AMPA in water, C. Berho, B. Claude, L. Amalric, A. Togola, E. Grellet, S. Bayoudh, K. Puzio, P. Morin with a financial support of the French National Research Agency (ANR):  ECOTECH ORIGAMI PROJECT, Poster presented at SETAC 2015.