Il monitoraggio delle acque sotterranee in siti … Campionamento delle acque sotterranee 1.1 Siti...

GeofluidGeofluid, 4 ottobre 2012, 4 ottobre 2012

Il monitoraggio delle Il monitoraggio delle acque sotterranee in siti acque sotterranee in siti

contaminaticontaminatiDott. Geol. Giovanni DondiDott. Geol. Giovanni Dondi

((ECOVIVA S.a.s.)ECOVIVA S.a.s.)

ECOVIVA S.a.s. ECOVIVA S.a.s. Via Passo della Via Passo della CisaCisa, 7 , 7 –– 43123 Parma 43123 Parma

Tel. 0521 486372 338 3822768 Tel. 0521 486372 338 3822768 -- Fax 0521 486372 Fax 0521 486372 www.ecovivawww.ecoviva--ambiente.itambiente.it

11 Campionamento delle acque Campionamento delle acque sotterraneesotterranee

1.1 1.1 Siti contaminatiSiti contaminati1.2 1.2 Procedure di campionamento delle acque sotterranee Procedure di campionamento delle acque sotterranee

2 2 Alcuni casi reali di monitoraggio Alcuni casi reali di monitoraggio

2.12.1 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per uno uno sversamentosversamento superficiale nelle adiacenze della tangenziale superficiale nelle adiacenze della tangenziale ovest di Milanoovest di Milano

2.2 2.2 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagnapresso un distributore di carburanti in Emilia Romagna

1.1 Siti contaminati: esempio di 1.1 Siti contaminati: esempio di fonti di contaminazionefonti di contaminazione

Distributori di carburanti

Serbatoi interratiErogatori

Sversamenti

1.1 1.1 Siti contaminati Siti contaminati -- esempio di esempio di migrazione degli inquinanti nel migrazione degli inquinanti nel sottosuolosottosuolo

Acqua sotterranea

Pozzo per uso idropotabile

Sezione schematica illustrante la possibile contaminazione delle acque di falda

1.11.1 Siti contaminati: esempio di Siti contaminati: esempio di impianti di bonifica in sito del impianti di bonifica in sito del sottosuolo sottosuolo

Soil Vapor Extraction: impianto di bonifica in sito del terreno insaturo

1.11.1 Siti contaminati: esempio di Siti contaminati: esempio di impianti di bonifica in sito del impianti di bonifica in sito del sottosuolosottosuolo

Pump & Treat: emungimento costante delle acque sotterranee e trattamento delle acque estratte

1.2 Procedura di campionamento 1.2 Procedura di campionamento acque sotterraneeacque sotterranee

Fasi del campionamento:

1) Analisi dei dati pregressi per determinare l’ordine di campionamento

2) Rilievi C.O.V. a testa pozzo

3) Rilievo freatimetrico con freatimetro o rilevatore di interfaccia acqua- olio

4) Spurgo 3 – 5 volumi

5) Rilievo parametri chimico-fisici

6) Campionamento con pompa immergibile, bailer, pompa peristaltica, ecc.

7) TST prima e dopo lo spurgo sull’acqua prelevata

8) Imballo campioni in frigobox T< 4°C

9) Pulizia attrezzatura



1) Analisi dei dati pregressi per determinare l’ordine di campionamento

L’ordine di campionamento è importante per minimizzare il rischio di contaminazione incrociata. LL’’attivitattivitàà di di campionamento deve avvenire partendo campionamento deve avvenire partendo dal pozzo meno contaminato e passare dal pozzo meno contaminato e passare man mano a quelli con livelli di man mano a quelli con livelli di contaminazione superiorecontaminazione superiore

<15<15<25<25<10<10<50<50<1<1<350<350LimitiLimitiD.Lgs.D.Lgs.152/06152/06

1.261.26<0.002<0.002

8.898.892.022.020.4680.4689760097600Pm 3Pm 3

0.4250.425<0.002<0.002

7.387.380.2230.2230.4270.4279.349.34Pm 2Pm 2

9.779.77<0.002<0.00287.787.70.3120.3129.439.43179.8179.8Pm 1Pm 1

toluene toluene ((µµg/l)g/l)

stirene stirene ((µµg/l)g/l)

m+p m+p xilene xilene ((µµg/l)g/l)

etilbenzene etilbenzene ((µµg/l)g/l)

benzenbenzene(e(µµg/l)g/l)

Idrocarburi Idrocarburi totali (totali (µµg/l)g/l)

campionecampione



2) Rilievi C.O.V. a testa pozzo. Questi rilievi consentono di acquisire informazioni inerenti la contaminazione del terreno insaturo e della falda

falda

piezometro

COV

falda

piezometro PID

Rilievo C.O.V. a testa pozzo con PID



2) Rilievi C.O.V. a testa pozzo.

La presenza di C.O.V. può indicare la contaminazione del terreno insaturo e della falda

falda

piezometro

terreno inquinato

COV

falda inquinatafalda

piezometro

COV

falda inquinata

prodotto in galleggiamento



3) Rilievo freatimetrico con freatimetro o rilevatore di interfaccia acqua- olio.

Lo scopo è individuare soggiacenza e la direzione di flusso della falda e l’eventuale presenza di prodotto in galleggiamento

“Testa” piezometroFreatimetro, rilevatori di interfaccia acqua - olio

Rilievo freatimetrico



4) Spurgo 3 – 5 volumi

5) Rilievo parametri chimico-fisici

Lo spurgo ha il fine di eliminare l’acqua “stagnante” presente nel tubo piezometrico e di far entrare acqua dell’acquifero; la stabilizzazione dei parametri chimico fisici indica che si sta estraendo acqua rappresentativa. LL’’acqua acqua di spurgo, cosi come tutti i prodotti di di spurgo, cosi come tutti i prodotti di risulta di una bonifica, risulta di una bonifica, èè considerata un considerata un RIFIUTO (Allegato A Parte 4^ D. RIFIUTO (Allegato A Parte 4^ D. LgsLgs152/06), e deve pertanto essere destinata 152/06), e deve pertanto essere destinata ad appositi impianti di trattamento di rifiuti ad appositi impianti di trattamento di rifiuti liquidiliquidi

Raccolta e successivo smaltimento acque di spurgo in bulk da 1000 litri

Sonda multiparametrica



6) Campionamento con pompa immergibile, bailer, pompa peristaltica, ecc. Il campionamento può essere dinamico previo spurgo con pompe immergibili, dinamico a basso flusso (low flow) con pompe immergibili o di superficie, statico con bailer, ecc. Per minimizzare il rischio di contaminazione incrociata possono essere utilizzate pompe per piezometri storicamente inquinati e altre pompe esclusivamente per piezometri storicamente puliti. Durante la raccolta del Durante la raccolta del campione la portata deve essere ridotta per minimizzare la formacampione la portata deve essere ridotta per minimizzare la formazione di bolle zione di bolle e turbolenze con conseguente perdita di volatilie turbolenze con conseguente perdita di volatili

Pompa immergibili 12 V con regolatore di flusso

Bailer per campionamento statico

Peristaltica per basso flusso

Pompa immergibile 220 V



7) TST prima e dopo lo spurgo sull’acqua prelevata.

Significa Test dello Spazio di Testa e consiste nell’ analisi dei C.O.V. in spazio di testa utilizzando un fotoionizzatore allo scopo di avere un dato qualitativo sullo stato di contaminazione delle acque.

Analisi in spazio di testa con PID



8) Imballo campioni in frigobox T< 4°C

Per il mantenimento della temperatura richiesta (+4Per il mantenimento della temperatura richiesta (+4°°C) si possono utilizzare C) si possono utilizzare frigoriferi portatili con apposite piastre refrigeranti al fine frigoriferi portatili con apposite piastre refrigeranti al fine di minimizzare la di minimizzare la volatilizzazione e biodegradazione degli eventuali inquinanti pvolatilizzazione e biodegradazione degli eventuali inquinanti presenti nel campione resenti nel campione I campioni devono essere consegnati edI campioni devono essere consegnati ed esaminati nel piesaminati nel piùù breve tempo possibile breve tempo possibile (max 24 (max 24 -- 48 h)48 h)

Frigobox con piastre refrigeranti Frigobox con piastre refrigeranti


9) Pulizia attrezzatura

La pulizia dell’attrezzatura è fondamentale per minimizzare il rischio di contaminazione incrociata prodotta da pompe, tubazioni o materiale contaminato

1.2 Procedura di campionamento1.2 Procedura di campionamentoacque sotterraneeacque sotterranee

I campioni vengono infine inviati al laboratorio per le analisi chimiche che restituiranno le concentrazioni dei vari analiti nelle acque campionate

2 2 Alcuni casi reali di Alcuni casi reali di monitoraggiomonitoraggio

2.1 2.1 Monitoraggio delle acque sotterranee Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per uno contaminate da MTBE per uno sversamentosversamento superficiale nelle adiacenze superficiale nelle adiacenze della tangenziale ovest di Milanodella tangenziale ovest di Milano

2.22.2 Monitoraggio delle acque sotterranee Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia distributore di carburanti in Emilia RomagnaRomagna

MTBE (MTBE (metil-t-butil etere)Il metil-t-butil etere (o MTBE) è un etere, avente formula bruta C5H12O.

E’ un composto tossico

Con la progressiva eliminazione del piombo, a partire dalla metà degli anni ottanta è stato uno dei componenti più utilizzati per riformulare le benzine: il basso costo ne hanno incrementato l'impiego come antidetonante in tutte le

benzine verdi, fino ad essere usato oggi in percentuali che vanno dal 7% al 12%.Ciò che lo rende temibile, rispetto ad altri idrocarburi contenuti nella benzina, è

la sua alta solubilità in acqua: il valore medio di solubilità in acqua degli idrocarburi non supera generalmente 0,15 g/l, mentre la solubilità in acqua del

MTBE è di circa 50 g/l.Non viene trattenuto negli strati superficiali del terreno e una volta raggiunta la falda acquifera, si disperde facilmente e vi resta per tempi indefiniti, in quanto

scarsamente degradabile.fonte

A seguito di un incidente A seguito di un incidente èèavvenuto il ribaltamento di un avvenuto il ribaltamento di un autobotte che trasportava MTBE. autobotte che trasportava MTBE. La contaminazione ha interessato La contaminazione ha interessato il terreno e le sottostanti acque il terreno e le sottostanti acque di falda. La MISE di falda. La MISE èè avvenuta avvenuta tramite asportazione di terreno e tramite asportazione di terreno e periodico emungimento acqua periodico emungimento acqua (non costante). La bonifica (non costante). La bonifica prevede SVE e prevede SVE e PumpPump & & TreatTreat. . Il monitoraggio Il monitoraggio èè avvenuto con avvenuto con cadenza da mensile a trimestrale cadenza da mensile a trimestrale attraverso il campionamento attraverso il campionamento previo spurgo 3previo spurgo 3--5 volumi delle 5 volumi delle acque sotterranee, con pompe acque sotterranee, con pompe 12V da piezometri in prima falda 12V da piezometri in prima falda ed in seconda falda,ed in seconda falda,durante la fase di MISE durante la fase di MISE precedente alla bonificaprecedente alla bonifica

2.12.1 Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE per uno da MTBE per uno sversamentosversamento superficiale nelle superficiale nelle adiacenze della tangenziale ovest di Milanoadiacenze della tangenziale ovest di Milano

Sezione idrogeologica schematica

L’MTBE sversato ha interessato il terreno insaturo e la falda freatica presente a circa 2 – 3 metri dal piano campagna


POZZI

Percorso dell’MTBE nelle acque sotterranee

Durante la fase di MISE èstato asportata la maggior parte del terreno contaminato insaturo; per le acque di falda non èstato attivato uno sbarramento idraulico tramite Pump & Treat ma sono stati effettuati emungimenti periodici con autospurghi; la tecnica adottato non ha consentito la creazione di uno sbarramento e non ha impedito la migrazione del contaminante verso valle


Acqua sotterranea


Acqua sotterranea


Pozzo sbarramento idraulico

Percorso dell’MTBE nelle acque sotterranee in assenza di sbarramento idraulico Pump & Treat

Percorso dell’MTBE nelle acque sotterranee in presenza di sbarramento idraulico Pump & Treat


Percorso dell’MTBE nelle acque sotterranee in assenza di sbarramento idraulico Pump & Treat (primo periodo)

Rappresentazione della distribuzione in falda dell’MTBE dopo 6 mesi e dopo 2 anni, nell’acquifero profondo

Conclusioni del CTP (Geotechnical Engineering - Tethys ) ricavate dall’analisi dei dati di monitoraggio delle acque di falda


Conclusioni del CTP ricavate dall’analisi dei dati di monitoraggio delle acque di falda

Rappresentazione della distribuzione in falda dell’MTBE dopo 6 mesi e dopo 2 anni, nell’acquifero profondo


Conclusioni del CTP

1) I dati di monitoraggio delle acque sotterranee indicano una costante estensione della pulme

2) La costante estensione della plume indica che, in fase di MISE precedente alla bonifica, lo sbarramento tramite spurghi periodici non è stato efficace

3) Era auspicabile l’immediata attivazione del Pump & Treat

4) La forma della plume indica presenza di sorgente ancora attiva e necessità dell’immediata attivazione del Pump & Treat


Conclusioni derivanti dall’applicazione del modello di diffusione del contaminante (Analisi di rischio - software RBCA toolkit for chemical releases) “Una concentrazione di 5 mg/kg di MTBE distribuito uniformemente in tutto il terreno insaturo della zona sorgente della contaminazione può portare ad una contaminazione della falda sottostante per lisciviazione con concentrazioni teoriche in acqua di 3000 µg/l al di sotto del punto di sversamento; fenomeni di dispersione, biodegradazione e diluizione ridurrebbero le concentrazioni massime a 40 µg/l al punto di conformità posto a 370 m dalla sorgente”.

Il modello conferma l’importanza dell’attivazione dello sbarramento idraulico perché modeste concentrazioni di MTBE residuo nel terreno portano a significative concentrazioni nelle acque


A seguito di indagini correlate A seguito di indagini correlate allall’’asportazione dei serbatoi interrati asportazione dei serbatoi interrati presso un distributore di carburanti presso un distributore di carburanti èè stata stata individuata presenza di MTBE nelle acque individuata presenza di MTBE nelle acque sotterranee di prima falda. Il terreno sotterranee di prima falda. Il terreno risultava conforme alla normativa ma le risultava conforme alla normativa ma le acque di falda mostravano concentrazioni acque di falda mostravano concentrazioni non a norma. Enon a norma. E’’ stato quindi attivato un stato quindi attivato un sistema di bonifica sistema di bonifica PumpPump & & TreatTreat..Il monitoraggio Il monitoraggio èè avvenuto tramite avvenuto tramite campionamenti delle acque sotterranee, campionamenti delle acque sotterranee, previo spurgo 3previo spurgo 3--5 volumi, con pompe 12V 5 volumi, con pompe 12V da piezometri in prima falda con cadenza da piezometri in prima falda con cadenza da mensile a trimestraleda mensile a trimestrale

Filtri a carbone attivo del sistema Pump & Treat

2.22.2 Monitoraggio delle acque sotterranee Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagnacarburanti in Emilia Romagna(dati forniti da (dati forniti da EcothermEcotherm Spa)Spa)

Area vecchi serbatoi interrati asportati, monitorata con piezometri

Zona erogatori

Planimetria del Punto Vendita

2.22.2 Monitoraggio delle acque sotterranee Monitoraggio delle acque sotterranee contaminate da MTBE presso un distributore di contaminate da MTBE presso un distributore di carburanti in Emilia Romagnacarburanti in Emilia Romagna

Considerazione 1:

La distribuzione delle concentrazioni di MTBE e le variazioni di queste nel tempo portano ad ipotizzare che la fonte di contaminazione sia esterna ed adiacente all’area monitorata con i piezometri: potrebbe trattarsi terreno contaminato da piccole perdite delle tubazioni interrate o da sversamenti nella zona erogatori

Variazioni delle concentrazioni di MTBE in falda dal 2009 al 2012

Fonte di contaminazione?


falda

Considerazione 2:

Il Pump & Treat è risultato efficace e le concentrazioni di MTBE in falda sono passate da valori dell’ordine di 2000 µg/l a valori dell’ordine di 100 µg/l in tutti i punti monitorati

Variazioni delle concentrazioni di MTBE in falda dal 2009 al 2012


Considerazione 3:

La falda freatica si è abbassata presumibilmente per effetto dell’emungimento costante del Pump & Treat

Variazioni della quota assoluta della falda


Considerazione 4:

Le quantità complessivamente estratte dal sistema di bonifica risultano di circa 6 kg di MTBE corrispondenti a quantità di benzina ipotizzabili nell’ordine di grandezza del centinaio di kg.

Quantità di MTBE estratto dal sistema di bonifica


Considerazione 5:

In alcuni piezometri, a seguito dell’innalzamento della falda si osservava un incremento delle concentrazioni di MTBE con un certo sfasamento temporale.

Questa relazione confermerebbe che la fonte di contaminazione risulta esterna, sopragradiente ed adiacente alla zona delimitata dai piezometri

Relazione oscillazione falda - concentrazione di MTBE nei piezometri


MTBE

piezometri

livello piezometrico massimo

livello piezometrico minimo

Relazione oscillazione falda - concentrazione di MTBE nei piezometri Considerazione 5:

… confermerebbe che la fonte di contaminazione risulta esterna, sopragradiente ed adiacente alla zona delimitata dai piezometri.

E’ possibile inoltre ipotizzare che tale fonte di contaminazione sia posta a monte dei piezometri, nella zona di oscillazione stagionale della falda e che questo sia la causa delle alte concentrazioni nei piezometri in corrispondenza della falda alta

piezometri


PZ3

PZ10

PZ6

Metodo per individuare l’ubicazione della fonte di contaminazione

Considerazione 6:

utilizzando l’MTBE come tracciante è possibile teoricamente individuare la fonte di contaminazione; sono infatti noti :

- i tempi “t” di risposta dei vari piezometri sottogradiente;

- i parametri idrogeologici per calcolare le velocitàeffettiva di flusso (Ve = Ki/ne)

La distanza “d” dalla fonte di contaminazione risulta

d = Ve t = Ki/ne t

dove:K = conducibilità idraulica

I = gradiente idraulico

ne = porosità efficacie

PZ8

MTBE

direzione falda


Grazie per lGrazie per l’’attenzione!attenzione!

Il monitoraggio delle acque sotterranee in siti … Campionamento delle acque sotterranee 1.1 Siti...

Documents

Transcript of Il monitoraggio delle acque sotterranee in siti … Campionamento delle acque sotterranee 1.1 Siti...