Migliari Corso Base Siti Contaminati Parte 3 Di 3
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LEZIONE 5Analisi di rischio sanitario
Ing. Emanuele MigliariCorso Base di Siti Contaminati
per studenti universitari, professionisti e personale della pubblica amministrazione
PRESENTAZIONE
L’analisi di rischio sanitario ha acquisito rinnovato impulso con l’emanazione del Testo unico Ambiente (D.Lvo 152/2006) che ha assegnato ad essa il compito di:
Valutare lo stato di contaminazione di un sitoDefinire gli obiettivi delle azioni di risanamento
Alla luce di questa premessa la lezione 5 illustra la procedura d’analisi di rischio sanitario secondo la duplice angolazione della sua articolazione in fasi operative ed in livelli di approfondimento. Una panoramica sugli aspetti tossicologici completa il quadro, fornendo tutti gli strumenti analitici e i riferimenti in letteratura per il calcolo del rischio tossico e del rischio cancerogeno.Infine, con qualche rapido cenno all’approccio probabilistico all’analisi di rischio si è voluto sottolineare che occorre avere consapevolezza della opportunità di una valutazione più avanzata del rischio sanitario, basata sulla trattazione probabilistica dei dati in ingresso al calcolo e sulla gestione/valutazione delle incertezze fenomenologiche, modellistiche, parametriche.
Obiettivi di apprendimento:Concetto di rischio sanitarioFasi e livelli dell’analisi di rischio sanitarioAspetti tossicologiciCalcolo del rischio tossico e di quello cancerogeno: Rischio individuale e cumulativoFondamenti dell’approccio probabilistico
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
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ANALISI DI RISCHIO
SOMMARIO GENERALE
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIOPROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Articolazione in fasiArticolazione in livelli
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICICALCOLO DEL TASSO DI ESPOSIZIONECALCOLO DEL RISCHIOCENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICAAPPENDICE
Rischio sanitario nei siti contaminati
Si definisce rischio sanitario la:
“Quantificazione del danno tossicologico prodotto
all’uomo per effetto della presenza di una sorgente
inquinante, i cui rilasci possono giungere, attraverso vie
di migrazione diverse, ad un soggetto recettore
potenzialmente esposto”
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIO
La valutazione del rischio sanitario ambientale
presuppone, pertanto, la definizione quantitativa
del sistema relazionale
“sorgenti–percorsi–recettori”
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIO
sorgente percorsi recettori
Rischio sanitario nei siti contaminati
Il rischio sanitario rappresenta l’incremento di rischio a cui il recettore è soggetto per effetto dell’esposizione ad un determinato stato di contaminazione ambientale.Il valore del rischio è ovviamente legato:
al valore di concentrazione del contaminante in corrispondenza del punto di esposizione,
al tasso di esposizione alla natura tossicologica del contaminante.
Rischio sanitario nei siti contaminati
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIO
La procedura per la valutazione del rischio sanitario viene definita analisi del rischio sanitario (ARS)
Rappresenta una valutazione di tipo assoluto, specifica del sito in esame e indipendente da situazioni riscontrabili in altri contesti.
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIO
Non va confusa con le molteplici metodologie di Non va confusa con le molteplici metodologie di analisi di rischio relativoanalisi di rischio relativo, , basate sulla pibasate sulla piùù o meno semplice adozione di pesi e punteggi per pervenire ad o meno semplice adozione di pesi e punteggi per pervenire ad una graduatoria di pericolosituna graduatoria di pericolositàà relativa dei siti esaminati.relativa dei siti esaminati.
Rischio sanitario nei siti contaminati Finalità dell’analisi di rischio
L’analisi di rischio sanitario è la procedura attualmente adottata dalle norme vigenti per:
valutare il grado di inquinamento di un sito
quantificare i reali pericoli per la salute dell’uomo e dell’ambiente
definire le priorità di intervento (di messa in sicurezza, bonifica e ripristino ambientale)
fissare gli obiettivi delle azioni di risanamento
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIO
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
L5/PAG2
I riferimenti più significativi per la procedura di ARS sono:
Risk-Based Corrective Action Applied at Petroleum Release Sites
Standard E 1739 dell’ASTM (American Standard Testing Materials) del 1995, aggiornato con lo standard ASTM PS 104 “Standard Provisional Guide for Risk Based Corrective Action” del 1998.
Technical Background Document for Soil Screening Guidance
Pubblicato dall’USEPA (United States Environmental ProtectionAgency), ove viene esplicitata la procedura di analisi di rischio utilizzata per i siti “Superfund” (1996)
In Italia Linee Guida Apat (2006)
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIO
Riferimenti dell’analisi di rischio
ANALISI DI RISCHIO
SOMMARIO GENERALE
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIOPROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Articolazione in fasiArticolazione in livelli
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICICALCOLO DEL TASSO DI ESPOSIZIONECALCOLO DEL RISCHIOCENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICAAPPENDICE
L’articolazione in fasi rappresenta lo sviluppo della procedura attraverso il percorso logico che va dalle indagini per la valutazione del sito alle scelte di gestione del rischio:
1. site assessment (CARATTERIZZAZIONE)2. definizione del modello concettuale3. determinazione delle concentrazioni nel punto di esposizione4. calcolo del rischio5. analisi decisionale
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
1
2
3
4
5
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
La fase di site assessment comprende tutte le indagini ambientali necessarie per caratterizzare le sorgenti contaminanti e le matrici ambientali interessate dall’inquinamento:
Storia del sito
Identificazione sorgenti primarie e secondarie
Mappatura sorgenti secondarie
Caratterizzazione chimico – fisica matrici ambientali contaminate
1
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Site-assessment
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
L5/PAG3
Sulla base dei risultati del site assessment potràessere definito il modello concettuale:
Contaminanti indice Concentrazioni rappresentative sorgenti
secondarie (in ogni matrice ambientale)Soggetti esposti DIRETTAMENTESoggetti esposti INDIRETTAMENTEVie di esposizioneVie di migrazione
2
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Sorgenti secondarie Contaminanti indice Concentrazioni rappresentative
2
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Vie di migrazioneVie di esposizioneModalità esposizioneEsposizione diretta/indiretta
Modello concettuale
Tipologia soggetti esposti
A BC
Sorgenti secondarie
Suolo superficiale (SS)
Suolo profondo (SP)
Acque di falda (GW)
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
2 A Selezione contaminanti indicelivello di superamento della concentrazione
accettabile definita dalla normativa vigentepresenza, in una o più delle matrici
ambientali, direttamente collegabile all’attività svolta sul sito
livello di tossicitàgrado di mobilità e persistenza (nel suolo
e/o nelle acque e/o in atmosfera)
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
2 A
Concentrazione rappresentativa sorgente
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
2 A
Deve essere assegnata a ciascuna sorgente secondaria (SS, SP, GW) sulla base dell’analisi statistica dei dati di concentrazione dei contaminanti indice disponibili dalla caratterizzazione ambientale
UCL (Upper Confidence Limit al 95%)
Percentile 95%
Metodi di stimaValore max
Media aritmetica
Media geometrica
Mediana
Concentrazione rappresentativa sorgente
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
2 A
UCL (Upper Class Limit)
Rappresenta una stima conservativa e attendibile del valor medio
E’ quel valore che calcolato ripetutamente per sotto-insiemi di dati del sito scelti a caso eguaglia o supera il valore medio della popolazione nel 95% dei casi
Richiede:
La scelta di un metodo di stima
La scelta di un livello di affidabilità α
Un numero di dati > 10
parametriconon parametrico
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
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Concentrazione rappresentativa sorgente
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
2 A
Calcolo UCL della media aritmetica - Metodo della t di Student
(valido per concentrazioni distribuite normalmente)
1. Calcolo media aritmetica campionaria (n dati)
2. Calcolo deviazione standard campionaria (n-1 dati)
3. Scelta α
4. Calcolo t sulla base di α e (n-1)
nt
CUCL 1n1
σαα
),()(
−− +=
Concentrazione rappresentativa sorgente
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
2 A
Calcolo UCL media geometrica - Metodo di Land
(valido per concentrazioni distribuite log-normalmente)
1. Calcolo media geometrica campionaria (n LN(dati))
2. Calcolo deviazione standard campionaria (n LN(dati))
3. Scelta α
4. Calcolo H sulla base di α e σLN
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛
−++= −
− 1nH
50CLNUCL LN12LN1
σσ σα
α),(
)( .)(exp
Concentrazione rappresentativa sorgente
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
2 A
SOFTWARE PRO-UCL 3.0 (distribuito dall’EPA)
Cinque metodi parametrici di calcolo della UCL della MEDIA
1. t di Student
2. Gamma approssimata
3. Gamma adattata
4. Land’s H-UCL
5. Basato sulla diseguaglianza di Chebyshev
Dieci metodi non parametrici
Concentrazione rappresentativa sorgente
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
2 A
Confronto
UCL
vs
Percent 95%
Confronto
UCL
vs
Percent 95%
Concentrazione rappresentativa sorgente
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
2 A
Confronto procedure implicite nei software piùdiffusi
Confronto procedure implicite nei software piùdiffusi
Vie di migrazione/esposizione
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
2 B
SS
SP
GW
EROSIONE
VOLATILIZ-ZAZIONE
PERCOLA-ZIONE
AERODISPERSIONE
IDRODISPERSIONE
ACCUMULO INDOOR
Contato dermico
Ingestione
Inalazione vapori e/o polveri
Ingestione acque di falda
Ingestione acque fluviali
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
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Soggetti esposti
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
2 C
I potenziali recettori sono comunemente classificati sulla base dell’uso del territorio, poiché tale criterio fornisce indirettamente una indicazione di massima dell’età(bambini o adulti) e della durata dell’esposizione (giorni per anno) dei soggetti esposti:
L’individuazione dei possibili soggetti recettori e delle vie di esposizione deve tenere conto dell’uso attuale del suolo come anche delle future destinazioni
Determinata la concentrazione al punto di esposizione, la valutazione del tasso di esposizione e delle caratteristiche tossicologiche dei contaminanti indice consente di calcolare il rischio
3
4
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
La determinazione delle concentrazioni nei punti di esposizione richiede la capacità di simulare i fenomeni di migrazione dei diversi contaminanti indice dalla sorgente al punto di esposizione.
Articolazione in fasi
Analisi decisionale / gestione del rischio
accettabilità del rischio
analisi delle incertezze
calcolo concentrazione ammissibile al POE
calcolo concentrazione ammissibile alla S
definizione obiettivi di bonifica (CSR) e degli interventi necessari
5
Articolazione in fasi
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
ANALISI DI RISCHIO
SOMMARIO GENERALE
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIOPROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Articolazione in fasiArticolazione in livelli
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICICALCOLO DEL TASSO DI ESPOSIZIONECALCOLO DEL RISCHIOCENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
L’analisi di rischio può essere approfondita a vari livelli, secondo un approccio di graduale approfondimento
In particolare, lo Standard ASTM PS 104 prevede una procedura, definita con l’acronimo RBCARBCA(Risk-Based Corrective Action), articolata in tre livelli di analisi
Articolazione in livelli
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Il primo livello consiste nel confrontare la contaminazione del sito con dei valori di screening, ipotizzando che i soggetti esposti siano localizzati in prossimità della sorgente
Il valore di concentrazione di ciascun contaminante da sottoporre al confronto è il valore di massima concentrazione rilevato
Articolazione in livelli
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
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LIVELLO 1Valutazione di screeningConfronto Cmax RBSLs
RBSLs = Risk-Based Screening LevelsValori di screening ricavati:
per scenari e parametri di esposizione conservativi e sito–generici
con applicazione backward della ARS (invertendo le equazioni di esposizione e rischio)
In Italia RBSLs = CSC
Articolazione in livelli
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Il secondo livello consiste in un’analisi di rischio sito – specifica con codici analitici.
Il punto di esposizione e quello effettivo o potenziale, al di fuori della sorgente
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIO
Procedura d’analisi di rischioArticolazione in livelli
LIVELLO 2
Valutazione sito – specifica
Scenari e parametri di esposizione sito – specifici
Punto di esposizione effettivo
Concentrazione rappresentativa alla sorgente
Codici analitici per il calcolo di CPOE
Calcolo SSTLs
SSTLs = Site Specific Target Levels = CSR
Concentrazioni compatibili con il rischio massimo accettabile
Articolazione in livelli
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Il terzo livello ha le stesse finalità del Livello 2, ma rappresenta uno stadio più approfondito di analisi di rischio, in cui vengono utilizzati codici numerici
Applicabile se disponibili dati sito-specifici in quantità sufficiente ad una adeguata parametrizzazione dei sistemi oggetto di modellazione numerica
Articolazione in livelli
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Principali codici di calcolo analitici e numerici disponibili in letteratura
Articolazione in livelli
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Gaussianbox SESOIL
JURYVLEACHCHEMFLO
SESOIL
JURY
JOHNSON & ETTINGER
SUMMER’S MT3D
DOMENICO
BIOPLUME
Articolazione in livelli
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
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Qualunque sia il livello di approfondimento della ARS e il modello utilizzato, il calcolo della CPOE equivale a valutare il NAF (Natural Attenuation Factor)
Fattore naturale di attenuazione
definito dalla:
CPOE= Cs*NAF
CCSS
NAFNAFPOEPOE
Articolazione in livelli
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Il NAF è la sintesi finale di una serie di:
Fattori di rilascio
che regolano l’immissione di contaminante da una sorgente nell’ambiente circostante
Fattori di attenuazione/diluizione
che regolano il trasferimento del contaminante da una matrice ambientale all’altra fino al POE,
Articolazione in livelli
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
La valutazione del NAF e quindi della CPOE è il risultato della modellizzazione di tutti i processi di rilascio e attenuazione, secondo le vie di migrazione effettivamente attivi dalla sorgente al recettore
In appendice si riporta un approfondimento della valutazione del NAF come risultato di fattori di rilascio e di attenuazione
Si considerino ora gli aspetti tossicologici del calcolo del rischio
Articolazione in livelli
PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
ANALISI DI RISCHIO
SOMMARIO GENERALE
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIOPROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Articolazione in fasiArticolazione in livelli
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICICALCOLO DEL TASSO DI ESPOSIZIONECALCOLO DEL RISCHIOCENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICI
SOMMARIO
Introduzione
Modelli Dose-Risposta
Chronic Reference Dose (RfD)
Slope Factor (SF)
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICI
Introduzione
Una volta fissata la concentrazione di uno dei contaminanti indice al POE, il calcolo del rischio sanitario richiede la valutazione del danno alla salute che può risultare dall’esposizione di un individuo
Le proprietà tossicologiche dei contaminanti indice possono essere ricavate da alcune fonti ufficiali di pubblico accesso:
NCEA (National Center for Environmental Assessment)
IRIS (Integrated Risk Information System)
HEAST (Health Effects Assessment Summary Tables)
Per il nostro Paese ISS (Istituto Superiore di Sanità)
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
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MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICI
Introduzione
http://www.epa.gov/iris/
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICI
Introduzione
Classificazione EPA pericolosità delle sostanze
Sostanza non cancerogena per l’uomoE
Sostanza non classificabile come cancerogena per l’uomoD
Sostanza possibilmente cancerogena per l’uomoC
Sostanza probabilmente cancerogena per l’uomo (gli studi effettuati sugli animali non sono sempre applicabili all’uomo)
B2
Sostanza probabilmente cancerogena per l’uomo (esiste un numero limitato di dati sulla cancerogenicità della sostanza)
B1
Sostanza cancerogena per l’uomoA
ComportamentoCategoria
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICI
Modelli dose-risposta
Ai fini dell’analisi di rischio si distinguono:
Sostanze contaminanti cancerogene
Sostanze contaminanti non cancerogene
sulla base del diverso modello dose-risposta.
I dati di dose–risposta consentono di stimare la “dose accettabile”, o dose di soglia, al di sotto della quale non si rilevano effetti nocivi.
Questa valutazione viene effettuata basandosi sui gli effetti avversi osservati (perdita di peso, effetti su specifici organi corporei, effetti teratogeni, effetti mutageni) all’origine dei tumori maligni.
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICI
Modelli dose-risposta
A secondo del modello tossicologico, due sono i parametri chiave:
la Chronic Reference Dose (RfD)
lo Slope Factor (SF),
validi rispettivamente per gli effetti non cancerogeni e cancerogeni.
Nella maggior parte dei casi la dose accettabile per gli esseri umani viene definita estrapolando i dati ricavati dagli esperimenti sugli animali. Solo in casi rari, si dispone di informazioni epidemiologiche umane di alcune sostanze contaminanti.
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICI
Chronic ReferenceDose (RfD)
Per tenere conto della sensibilità della popolazione, i valori di RfD sono significativamente più bassi dell’effettivo livello di tolleranza determinato sulla base di studi sull’uomo o sugli animali:
NOAEL = No Observed Adverse Effect Level
Il NOAEL viene convertito in RfD sulla base di un fattore di incertezza UF ed di un fattore di modificazione MF
La dose di riferimento RfDrappresenta la dose media giornaliera soglia, al di sotto della quale non si ha alcun effetto negativo sulla salute umana durante l’intera vita. MFUF
NOAELRfD⋅
= [mg/kg.d]
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICI
Chronic Reference Dose (RfD)
UF rappresenta il fattore di incertezza e assume valori compresi fra 10 e 10000
UF rappresenta il fattore di incertezza e assume valori compresi fra 10 e 10000
Questo fattore tiene conto dell’incertezza dell’estrapolazione di valori di soglia che hanno dimostrato l’insorgere di effetti negativi al NOAEL
10000
Estrapolazione di valori di esposizione cronica di animali all’uomo. Questo fattore intende quindi considerare la differenza di effetti cronici sull’uomo rispetto a quella sugli animali
1000
Estrapolazione di valori sulla base di sperimentazioni affidabili relative ad animali, non essendo disponibili o essendo inadeguati i dati sull’uomo. Questo fattore tiene quindi conto dell’estrapolazione dei risultati dagli animali all’uomo
100
Estrapolazioni di valori sulla base di sperimentazioni affidabili relative ad esposizione prolungate alla vita media umana. Questo valore tiene quindi conto della variabile sensibilitàdella popolazione umana
10
Condizioni di utilizzoUF
Il valore di MF ècompreso fra 0 e 10: in mancanza di indicazioni puntuali, si assume MF = 1
Il valore di MF ècompreso fra 0 e 10: in mancanza di indicazioni puntuali, si assume MF = 1
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MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICI
Slope Factor (SF)
La tangente SF del tratto rettilineo della relazione dose-risposta per le sostanze cancerogene consente di valutare il rischio riferito ad una dose unitaria (mg/kg.d) di una sostanza cancerogena
Consente di stimare l’incremento di probabilità di contrazione di una patologia tumorale a seguito di una esposizione cronica ad una dose unitaria della sostanza stessa
Si esprime in percentuale di casi di tumore per (mg/kg.d)
ANALISI DI RISCHIO
SOMMARIO GENERALE
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIOPROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Articolazione in fasiArticolazione in livelli
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICICALCOLO DEL TASSO DI ESPOSIZIONECALCOLO DEL RISCHIOCENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
SOMMARIO
Tasso di Esposizione (E)
Dose Media Giornaliera (ADI)
Scenari di esposizione
Determinazione di E
CALCOLO TASSO DI ESPOSIZIONE
CALCOLO TASSO DI ESPOSIZIONE
Tasso di Esposizione (E)
Per ciascuna via di trasporto, l’esposizione o il tasso di esposizione E (exposure rate) a cui ciascun individuo èsottoposto definisce la quantità media di ciascun mezzo ambientale (acqua, aria, terreno) contaminato assunta per unità di peso corporeo e per giorno di esposizione.
L’esposizione o il tasso di esposizione E è calcolabile mediante la formula generale:
ATBWEDEFCRE
⋅⋅⋅
=
CALCOLO TASSO DI ESPOSIZIONE
Tasso di Esposizione (E)
ATBWEDEFCRE
⋅⋅⋅
=
CR = fattore di contatto, vale a dire, quantità di acqua, aria o terreno ingerito, inalato o contattato per unità di tempo
[L3/T] acqua/aria (l/d, m3/d) [M/T] suolo (mg/d)
EF = frequenza di esposizione, adimensionale, ma usualmente (d/anno)ED = durata dell’esposizione [T] (anni)BW = peso corporeo durante il periodo di esposizione [M] (Kg)AT = periodo di tempo durante il quale l’esposizione è mediata [T] (d)
AT = 365*70 (VITA MEDIA PER IL RISCHIO CANCEROGENICO)
AT = 365*ED (DURATA ESPOSIZIONE PER IL RISCHIO TOSSICO)
CALCOLO TASSO DI ESPOSIZIONE
Tasso di Esposizione (E)
ATBWEDEFCRE
⋅⋅⋅
=
Ne deriva che l’esposizione (o tasso di esposizione) vale dal punto di vista dimensionale:
[L3M-1T-1] acqua/aria [T-1] suolo
Tenuto conto delle unità pratiche usualmente impiegate, E si misura in:
per l’acqua per l’aria per il suolo
dkgl⋅ dkg
m⋅
3
dkgmg⋅ d
10 6−
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
L5/PAG10
CALCOLO TASSO DI ESPOSIZIONE
Dose Media Giornaliera (ADI)
Dose media giornaliera (Average Daily Intake) di contaminante
assunta per unità di peso corporeo
dal recettore al punto di esposizione (POE)
POECEADI ⋅=
.
dkgg⋅
µ
Se i valori delle variabili che intervengono nell’esposizione possono variare nel tempo, occorre calcolare l’esposizione E come sommatoria dei singoli valori di esposizione che si manifestano in periodi diversi.
dkgl⋅
dkgm⋅
3
d10 6−
lgµ
3mmg
kgmg
dkgmg⋅
610dkg
mg −
⋅
acqua
aria
suolo
CALCOLO TASSO DI ESPOSIZIONE
Scenari di esposizione
Gli scenari di esposizione di maggiore rilevanza sono riportati in tabella, con l’indicazione della formula per il calcolo del tasso di esposizione E.
.
Inalazione di particelle volatili
Contatto dermico con il terreno
Ingestione di terreno
Inalazione durante la doccia
Ingestione di acqua potabile
Calcolo EScenario
ATBWEDEFRI
E wg
⋅⋅⋅
=
ATBWEDEFRIE shn
⋅⋅⋅
=
ATBWEDEFRI
E sg
⋅⋅⋅
=
ATBWEDEFDAAFSAE
⋅⋅⋅⋅⋅
=
ATBWEDEFRI
E vpn
⋅⋅⋅
=
IgRw = tasso di ingestione di acqua espresso in l/dInRsh = tasso di inalazione di vapori durante la doccia (m3/h).IgRs il tasso di ingestione di terreno (mg/d)InRvp il tasso di inalazione di particelle volatili
CALCOLO TASSO DI ESPOSIZIONE
Scenari di esposizione
L’ingestione di terreno contaminato da parte dei bambini è i genere, insieme all’ingestione di acqua potabile, la via di esposizione che si ritrova con maggiore frequenza nei siti contaminati.
Tuttavia, recenti studi hanno dimostrato che il rischio conseguente all’esposizione per inalazione durante la doccia può essere addirittura superiore a quello legato all’ingestione di acqua potabile.
.
CALCOLO TASSO DI ESPOSIZIONE
Scenari di esposizione
.
ATBWEDEFDAAFSAE
⋅⋅⋅⋅⋅
=
CONTATTO DERMICOIl processo di absorbimento CUTANEO dipende:
dall’ammontare di terreno a contatto con la pelle dall’area della superficie di pelle esposta dalla tendenza propria di ciascun contaminante di essere
absorbito
SA = area della superficie della pelle esposta al terreno (cm2)AF = fattore di contatto terreno–pelle (mg/cm2/d)DA = fattore di absorbimento dermico (mg/mg)
CALCOLO TASSO DI ESPOSIZIONE
Determinazione di E
.
La fonte di riferimento più accreditata per ricavare e verificare i fattori di esposizione che entrano nel calcolo di E è:
Exposure Factors Handbook pubblicato dall’EPA
L’ esposizione dipende dalla tipologia di utilizzo del sito indagato (residenziale o commerciale-industriale) e dal fattore di sicurezza assunto nella stima. L’EPA riporta due valori:
• MLE (Most Likely Exposure), che rappresenta l’esposizione media piùprobabile dal punto di vista statistico per il campione medio dipopolazione• RME (Reasonable Maximum Exposure), che rappresenta l’esposizione massima ragionevolmente possibile, vale a dire l’esposizione massima sopportata dal 95% della popolazione esposta.
Se si vuole dare carattere conservativo alla stima, ci si riferisce a questo valore.
CALCOLO TASSO DI ESPOSIZIONE
Determinazione di E
.
metalli: 0,001
organici: 0,04
1,058007030350-RME
metalli: 0,001
organici: 0,04
0,2500070940-MLE
Contatto dermico col
suolo
indoor = 15 m3/d
----30350
Totale = 20 m3/d
RME
Indoor = 12 m3/d
----8350
Totale = 18 m3/d
MLE
Inalazione di particelle
volatili
---7030350100 mg/dRME
---70835025 mg/dMLEIngestione di suolo e
polveri
---70303650.89 m3/hRME
---7093500.63 m3/hMLEInalazione durante la
doccia
---70303502 l/dRME
---7083501,4 l/dMLEIngestione di acqua potabile
USO RESIDENZIALE
DA(mg/mg)
AF(mg/cm2/
d)
SA(cm2)
BW(kg)
ED(anni)
EFgiorni/annoCRVia di esposizione
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
L5/PAG11
CALCOLO TASSO DI ESPOSIZIONE
Determinazione di E
.
metalli: 0,001
organici: 0,04
1,058007025250-RME
metalli: 0,001
organici: 0,04
0,2500070440-MLE
contatto dermico col
suolo
---702525020 m3/dRME
---70425020 m3/dMLEInalazione di particelle
volatili
---702525050 mg/dRME
---70425050 mg/dMLEIngestione di suolo e
polveri
---70303650.89 m3/hRME
---7093500.63 m3/hMLEInalazione durante la
doccia
---70252501 l/dRME
---7042501 l/dMLEIngestione
di acqua potabile
USO COMMERCIALE/INDUSTRIALE
DA(mg/mg)
AF(mg/cm2
/d)
SA(cm2)
BW(kg)
ED(anni)
EFgiorni/anno
CRVia di esposizione
ANALISI DI RISCHIO
SOMMARIO GENERALE
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIOPROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Articolazione in fasiArticolazione in livelli
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICICALCOLO DEL TASSO DI ESPOSIZIONECALCOLO DEL RISCHIO (individuale, cumulativo)CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
CALCOLO DEL RISCHIO
SOMMARIO
Rischio cancerogeno
Rischio tossico (non cancerogeno)
Criteri di accettabilità
Site-Specific Target Levels (SSTLs), Risk-Based Screening Levels (RBSLs)
CALCOLO DEL RISCHIO
Rischio cancerogeno
.
R = IELCR = Individual Excess Lifetime Cancer Risk
Incremento di probabilità di contrarre un tumore nel corso della vita a causa dell’esposizione ad una singola sostanza
E’ dato dal prodotto della dose media giornaliera (calcolata per la durata della vita) per la tangente SF alla correlazione dose-risposta
SFENAFCSFECSFADIIELCR s
POE ⋅⋅=⋅⋅=⋅=
CALCOLO DEL RISCHIO
Rischio cancerogeno
.
R quantifica:
il numero di eventi di cancro probabilmente rilevabile in una popolazione esposta, eventi da considerarsi in eccesso rispetto al numero di casi di cancro che normalmente colpiscono un’analoga popolazione non esposta (popolazione di controllo).
SFENAFCR s ⋅⋅=
Il rischio così calcolato va inteso come un limite di confidenza superiore al 95%, ossia, vi è soltanto il 5% di probabilità che il rischio effettivo possa essere più alto di quello stimato.
CALCOLO DEL RISCHIO
Rischio cancerogeno
.Per il calcolo del rischio cancerogeno interviene il termine ED, durata dell’esposizione.
Un approccio corretto nella valutazione del rischio cancerogeno comporterebbe che il valore di concentrazione che compare nell’equazione non sia la concentrazione ad un determinato istante nel POE, bensìuna concentrazione rappresentativa sull’intera durata del periodo di esposizione
SFADISFENAFCR s ⋅=⋅⋅=
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CALCOLO DEL RISCHIO
Rischio cancerogeno
.
Gli effetti cumulativi conseguenti all’esposizione di piùcomposti tossici e/o cancerogeni non sono ancora ben noti.
In assenza di informazioni più dettagliate, al fine di procedere a valutazioni di carattere conservativo, si èsoliti procedere alla sommatoria dei singoli valori di rischio di tutte le N sostanze indice considerate per tutte le M vie di esposizione.
∑∑= =
=N
1i
M
1jijT RRRISCHIO CANCEROGENO
TOTALE
CALCOLO DEL RISCHIO
Rischio non cancerogeno
.
Per le sostanze non cancerogene il rischio èespresso da un indicatore definito “quoziente di rischio” HQ (Hazard Quotient), adimensionale, determinato dividendo la dose media giornaliera (calcolata sulla durata effettiva di esposizione) per la dose di riferimento RfD:
RfDADIHQ =
CALCOLO DEL RISCHIO
Rischio non cancerogeno
.
RfDADIHQ =
Il quoziente di rischio esprime quante volte la dose media giornaliera, calcolata sulla base dell’effettivo periodo di esposizione, supera la dose di riferimento.
L’indicatore HQ non esprime, pertanto, una probabilità, ma rappresenta il rapporto tra l’effettivo livello di esposizione e la soglia che non comporta effetti tossici.
CALCOLO DEL RISCHIO
Rischio non cancerogeno
.
Analogamente a quanto riportato per le sostanze cancerogene, anche per le sostanze tossiche il rischio totale HI (Hazard Index) viene calcolato sommando i contributi dovuti a tutte le N sostanze indice considerate per tutte le M vie di esposizione attive:
∑∑= =
=N
i
M
jjiHQHI
1 1
RISCHIO TOSSICOTOTALE
CALCOLO DEL RISCHIO
Rischio non cancerogeno
.
A rigore l’approccio additivo fin qui esposto sarebbe valido nell’ipotesi che non vi sia interazione sinergica e/o antagonista tra le differenti sostanze chimiche in oggetto.
Di conseguenza, il valore cumulativo di HI andrebbe calcolato sommando tra loro solamente le sostanze che presentano i medesimi meccanismi di azione sull’organismo umano
∑∑= =
=N
i
M
jjiHQHI
1 1
CALCOLO DEL RISCHIO
Criteri di accettabilità
.
Gli standard per la protezione della salute umana, ormai condivisi a livello internazionale, prevedono i seguenti criteri:Rischio cancerogeno:
per una singola sostanzaR < 10-6 (una probabilità in più di tumore per ogni milione di individui esposti)
per più sostanzeRT < 10-5 (una probabilità in più di tumore per ogni 100’000 individui esposti)
Rischio tossico (esposizione ad una o più sostanze)HQ, HQT < 1.0
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CALCOLO DEL RISCHIO
Criteri di accettabilità
.
Per quanto riguarda il Rischio tossico:
bisogna considerare gruppi di sostanze i cui effetti indesiderati si manifestano sul medesimo organo
non bisogna sommare il rischio tossico derivante da sostanze i cui effetti non interessano il medesimo organo
I limiti sopra riportati sono quelli indicati e comuni a tutti i Paesi che adottano lo strumento dell’analisi di rischio.
Si noti tuttavia che molti dubbi e alcune riserve sono spesso manifestati nei confronti dei limiti per il rischio cumulato dall’effetto di più sostanze
CALCOLO DEL RISCHIO
Site-Specific Target Levels
Risk-Based Screening Levels
.
L’applicazione della procedura di analisi di rischio è bidirezionale.
APPLICAZIONE FORWARD
Si calcola il rischio conseguente alla presenza di una sorgente contaminante sviluppando il sistema relazionale:
concentrazione ⇒ esposizione ⇒ tossicità ⇒ rischio
APPLICAZIONE BACKWARD
Si determinano gli obiettivi di bonifica del sito (SSTLs)) o i valori di concentrazione limite alla sorgente (RBSLs), sviluppando la relazione inversa:
rischio ⇒ tossicità ⇒ esposizione ⇒ concentrazione
CALCOLO DEL RISCHIO
.
Si fissa CPOE
Si calcola il Rischio
TARGET
Si fissa il Rischio accettabile Rmax,
Si calcola l’obiettivo di bonifica CTARGET al punto di esposizione (SSTL) o alla sorgente (RBSL)
Site-Specific Target Levels
Risk-Based Screening Levels
CALCOLO DEL RISCHIO
.
RMAX = rischio cancerogeno accettabile
SFENAFCSFECR S
POE ⋅⋅=⋅⋅=
SFERCSSTL MAXPOE
OB ⋅==
NAFSFE
RCRBSL MAXSOB ⋅
==
CSR
al punto di esposizione
CSR
al punto di esposizione
CSR
alla sorgenteCSR
alla sorgente
Site-Specific Target Levels
Risk-Based Screening Levels
⎩⎨⎧
==
POEOBPOE
MAX
CCRR
⎩⎨⎧
==
SOBS
MAX
CCRR
CALCOLO DEL RISCHIO
.
SFENAFCSFECR S
POE ⋅⋅=⋅⋅=
POEMAXMAXPOE
OB CR
RSFE
RC =⋅
=
SMAXMAXS
OB CR
RNAFSFE
RC =⋅
=
Site-Specific Target Levels
Risk-Based Screening Levels
SPOE CNAFR
CRSFE ==⋅
CALCOLO DEL RISCHIO
.
HQMAX = rischio tossico accettabile
ERfDHQCSSTL MAXPOE
OB⋅
==
ERfDNAFHQCRBSL MAXS
OB⋅⋅
==
NAFEC
RfDRfDECHQ SPOE ⋅
=⋅
=1
Site-Specific Target Levels
Risk-Based Screening Levels
CSR
al punto di esposizione
CSR
al punto di esposizione
CSR
alla sorgenteCSR
alla sorgente
⎩⎨⎧
==
POEOBPOE
MAX
CCHQHQ
⎩⎨⎧
==
SOBS
MAX
CCHQHQ
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CALCOLO DEL RISCHIO
.
POEMAXPOE
OB CHQ
HQC =
SMAXS
OB CHQ
HQC =
NAFEC
RfDRfDECHQ SPOE ⋅
=⋅
=1
Site-Specific Target Levels
Risk-Based Screening Levels
SPOE CNAFHQ
CHQ
RfDE
==
ANALISI DI RISCHIO
SOMMARIO GENERALE
INTRODUZIONE ALL’ANALISI DI RISCHIOPROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Articolazione in fasiArticolazione in livelli
MODELLI E PARAMETRI TOSSICOLOGICICALCOLO DEL TASSO DI ESPOSIZIONECALCOLO DEL RISCHIOCENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
SOMMARIO
MOTIVAZIONI DELLA ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
CONCETTI DI VARIABILITÀ ED INCERTEZZA
INCERTEZZA FENOMENOLOGICA, MODELLISTICA, PARAMETRICA
SEQUENZA OPERATIVA ARS PROBABILISTICA
SCELTA DELLA DISTRIBUZIONE DI PROBABILITÀ
PROPAGAZIONE DELLE INCERTEZZE: METODO MONTE CARLO
ANALISI DI SENSITIVITA’
INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
Approccio deterministico = calcolo di un singolo valore di rischio
• Fino ad ora si è visto che il calcolo del rischio viene sviluppato attraverso la risoluzione di una serie di equazioni più o meno complesse, che a fronte di un numero elevato di parametri di input forniscono come risultato un singolo valore del rischio
MOTIVAZIONI DELL’ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
Approccio deterministico conservatività
dovendo assegnare un singolo valore a ciascuno dei parametri di input si è portati a scelte conservative
può essere molto elevata la sovrastima del rischio
MOTIVAZIONI DELL’ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
Se si pensa che dovrebbe essere l’analisi di rischio a definire gli obiettivi di bonifica e, quindi, i costi della bonifica, si comprende quali possono essere le conseguenze di scelte troppo conservative
.
Anche nella semplice equazione di calcolo dell’esposizione:
i parametri che intervengono sono soggetti ad un elevato grado di variabilità, cambiando di fatto:
nel tempoda individuo ad individuo
ATBWEDEFCRE
⋅⋅⋅
=
MOTIVAZIONI DELL’ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
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Un approccio maturo all’analisi di rischio non dovrebbe essere deterministico
MOTIVAZIONI DELL’ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
Assegnando a ciascuno dei parametri di input non un singolo valore bensì un intervallo di valori possibili, si ottiene come risultato un intervallo di possibili valori di rischio, per ciascuno dei quali viene specificata la probabilità di accadimento
.
La valutazione probabilistica del rischio trova la
sua naturale applicazione nel caso in cui il rischio
calcolato con l’approccio deterministico si
collochi al di sopra dei limiti di accettabilità
MOTIVAZIONI DELL’ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
QUARTO LIVELLO
.
I risultati di una valutazione conservativavalutazione conservativa del rischio sono comunque molto importanti in quanto, anche nel caso di rischio totale non accettabile, consentono di individuare:
• i livelli max di rischio
• quelle vie di esposizione e/o quei contaminanti indice per i quali anche sotto ipotesi conservative il rischio risulta accettabile
MOTIVAZIONI DELL’ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
In una procedura a 4 livelli la fase di valutazione conservativapermette di snellire gli ulteriori approfondimenti della procedura e conseguentemente di limitare la complessità dell’analisi di incertezza.
.
Ovviamente l’analisi probabilistica diventa superflua almeno in due casi:
una valutazione deterministica fortemente conservativa indica che il rischio è inequivocabilmente al di sotto dei limiti di accettabilità
l’analisi probabilistica non farebbe altro che confermare che il rischio “reale” si trova al di del livello max ottenuto con criteri deterministici e conservativi
MOTIVAZIONI DELL’ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
1
.
l’onere economico richiesto per ridurre l’esposizione o il rischio è fortemente contenuto
è il caso di siti contaminati nei quali la messa in sicurezza o la bonifica del sito non comportano una spesa rilevante, mentre i tempi ed i costi di un’analisi probabilistica potrebbero non essere giustificati
MOTIVAZIONI DELL’ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
2
.
Di contro, l’approccio probabilistico consente di:
determinare il livello di conservatività dei valori utilizzati nel processo deterministico
verificare quali sono i parametri di input caratterizzati da una maggiore incertezza e la cui variabilitàmaggiormente influisce sulla curva di distribuzione di probabilità del rischio
MOTIVAZIONI DELL’ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
parametri per i quali è necessario acquisire ulteriori informazioni sperimentali
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
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.
Ancora:
si possono definire obiettivi di bonifica meno restrittivi che, a parità di livello di protezione garantito alla salute dell’uomo, consentono il risparmio di risorse economiche
è più trasparente la fase di gestione del rischio
MOTIVAZIONI DELL’ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
Gestione del rischio
MOTIVAZIONI DELL’ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
Con un approccio di tipo deterministico si deve valutare l’accettabilità di un valore puntuale di rischio, del quale non si conosce il livello di conservatività e quindi il suo scostamento dal valore di rischio “reale”
Con un approccio di tipo stocastico si analizza una curva di valori, a ciascuno dei quali si può associare un grado di conservatività, espresso in termini di probabilità di accadimento
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
Prima di entrare nel merito dell’approccio probabilistico all’analisi di rischio occorre precisare il significato di due termini spesso utilizzati in ambito ingegneristico con riferimento alle grandezze ed ai parametri in gioco in un problema
• Variabilità
• Incertezza
CONCETTI DI VARIABILITÀ ED INCERTEZZA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
Per variabilità di un parametro si intende ll’’eterogeneiteterogeneitàà che lo caratterizza all’interno del suo dominio di esistenza
La variabilità viene spesso definita come:
“incertezza intrinseca” o “incertezza naturale”
che non può essere ridotta tramite misure o studi
CONCETTI DI VARIABILITÀ ED INCERTEZZA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
Per esempio: ciascun individuo beve ogni giorno un quantitativo di acqua differente, sia rispetto al giorno precedente o successivo sia rispetto agli altri individui
Non è possibile acquisire informazioni che riducono il grado di variabilità del parametro “tasso di ingestione di acqua potabile”
CONCETTI DI VARIABILITÀ ED INCERTEZZA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
La variabilità non può essere ridotta, tuttavia la si può meglio caratterizzare con l’acquisizione di più dati.
.
L’incertezza rappresenta “l’ignoranza” nei confronti di fenomeni e parametri,
per i quali si ha una conoscenza campionaria o comunque parziale
CONCETTI DI VARIABILITÀ ED INCERTEZZA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
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.
Nell’ambito di una procedura di analisi di rischio le fonti di incertezza
possono essere suddivise in almeno tre categorie:
Incertezza fenomenologica. E’ la carenza di dati che descrivono il
fenomeno di inquinamento e più in generale il sito, che si ripercuote
sulla definizione del modello concettuale modello concettuale sorgentisorgenti--percorsipercorsi--recettorirecettori
Incertezza nei modelli. Si tratta dell’incertezza insita nella
struttura dei modellistruttura dei modelli utilizzati nella procedura, ed in particolare dei
modelli di rilascio e trasporto degli inquinanti, nonché di esposizione.
Incertezza parametrica. E’ l’incertezza legata ai parametri di input parametri di input
dei modellidei modelli.
INCERTEZZA FENOMENOLOGICA, MODELLISTICA, PARAMETRICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
CONCETTI DI VARIABILITÀ ED INCERTEZZA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
A differenza della variabilità, l’incertezza può essere:
ridotta - attraverso l’acquisizione di maggiori elementi conoscitivi durante il site-assessment
gestita
attraverso l’implementazione iterativa/selettiva della procedura (incertezza fenomenologica)
attraverso la teoria delle variabili casuali, il calcolo delle probabilità, l’analisi di sensitività (incertezza parametrica)
.
⃞ Incertezza fenomenologica
⊠ Incertezza nei modelliIncertezza nei modelli
⃞ Incertezza parametrica
INCERTEZZA FENOMENOLOGICA, MODELLISTICA, PARAMETRICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
INCERTEZZA MODELLISTICA
L’incertezza in un modello matematico, analitico o numerico, esiste quando vi è la possibilità di ottenere un risultato errato anche possedendo valori esatti di tutti i parametri di input
In caso contrario, partendo da un valore di input esatto, si otterràsempre un risultato esatto.
La valutazione dell’incertezza o meglio dell’affidabilità di un modello matematico è problema alquanto complesso, da risolvere in sede di validazione del modello stesso.
Di conseguenza, chi implementa l’analisi di rischio deve chiedere opportune garanzie sulla affidabilità dei modelli che utilizza, esplicitamente o implicitamente nella procedura di AR.
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
⊠ Incertezza Incertezza fenomenologicafenomenologica
⃞ Incertezza nei modelli
⃞ Incertezza parametrica
INCERTEZZA FENOMENOLOGICA, MODELLISTICA, PARAMETRICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
Si può pensare di trattare l’incertezza fenomenologica, scremando gli scenari significativi da quelli non scremando gli scenari significativi da quelli non significativisignificativi, attraverso un approccio di tipo iterativo.
Il primo step di questo approccio consiste nel procedere ad una valutazione di screening al fine di verificare l’effettiva necessità di ulteriori approfondimenti conoscitivi.
In questa prima fase occorre definire con un buon margine di affidabilità l’intervallo di variabilità del rischio.
INCERTEZZA FENOMENOLOGICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
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.
Il limite superiore del range di variazione del rischio viene ottenuto facendo considerazioni cautelative e utilizzando i valori più conservativi per ciascun parametro di input sovrastima del rischio
Il limite inferiore si ottiene capovolgendo l’impostazione, facendo assunzioni non cautelative e attribuendo ai parametri di input i valori meno conservativi sottostima del rischio
INCERTEZZA FENOMENOLOGICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
La definizione del limite superiore (conservativo) consentirà di scartare i contaminanti e le vie di migrazione/esposizione per cui il rischio, pur sovrastimando, risulta comunque accettabile
La definizione del limite inferiore (non conservativo) consentirà di identificare i contaminanti per i quali il rischio, pur sottostimando, è comunque inaccettabile: èinevitabile la bonifica.
INCERTEZZA FENOMENOLOGICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
Iterando il procedimento, ad ogni successivo approfondimento
verranno limitati i contaminanti indice, le vie di migrazione e le vie di esposizione considerati, focalizzando l’attenzione su quelli verso i quali appare più sensibile la variazione del risultato finale
verranno identificati i parametri e le vie di migrazione/esposizione su cui è necessario acquisire ulteriori approfondimenti conoscitivi sul sito.
INCERTEZZA FENOMENOLOGICA
Ad esempio: si assuma che in un sito siano stati rilevati 100 contaminanti presenti in quattro comparti ambientali, ciascuno di essi interessante 5-10 vie di esposizione.
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
Condurre l’analisi di rischio in un simile contesto comporterebbe degli sforzi di calcolo non indifferenti. Pertanto:
occorre individuare i contaminanti e le vie di migrazione per i quali è necessario approfondire le indagini conoscitive
un primo approccio conservativo generalmente indicherà che la maggior parte degli scenari considerati necessitano di ulterioriapprofondimenti
in altri casi consentirà di scartare la prosecuzione dell’analisi, qualora per tutti i contaminanti indice e per tutte le vie di esposizione il rischio si presenti al di sotto della soglia di accettabilità
di contro, una valutazione non conservativa dei parametri di input, potrà portare ad identificare quei contaminanti per i quali ècomunque necessario l’intervento di bonifica
INCERTEZZA FENOMENOLOGICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
⃞ Incertezza fenomenologica
⃞ Incertezza nei modelli
⊠ Incertezza parametricaIncertezza parametrica
INCERTEZZA FENOMENOLOGICA, MODELLISTICA, PARAMETRICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
L’incertezza parametrica è parte preponderante dell’incertezza complessiva
Può essere trattata associando ai vari parametri delle variabili casuali, ossia, variabili che assumono valori in accordo ad una prefissata distribuzione di probabilità
INCERTEZZA PARAMETRICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
L5/PAG19
.
Si possono distinguere quattro categorie di parametri:
1. Parametri atti a descrivere l’estensione e la composizione chimico - fisica della sorgente di inquinamento
2. Parametri atti a caratterizzare le matrici ambientali interessate dai fenomeni di migrazione dei contaminanti
3. Parametri atti a definire mobilità e tossicità dei contaminanti
4. Parametri atti a definire la dose assorbita dal recettore nel punto di esposizione
INCERTEZZA PARAMETRICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
I parametri di cui ai punti 1 e 2 sono quelli per i quali è maggiore il dispendio di risorse economiche.I parametri richiesti nei punti 3 e 4 si possono ricavare da specifiche banche dati. Tuttavia, per i dati appartenenti a questo secondo gruppo:
il grado di incertezza è elevato, in particolare per i parametri di natura tossicologica
non si tratta di dati sperimentalmente ricavabili nei tempi normalmente a disposizione per uno studio di valutazione del rischio
il grado di incertezza è essenzialmente legato agli errori di misura degli strumenti utilizzati in laboratorio ed al processo di estrapolazione su scala reale
INCERTEZZA PARAMETRICA
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
SEQUENZA OPERATIVA ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
Si assumi di avere il modello sorgenti percorsi recettori rispondente al sito da valutare e si assumi di avere modelli matematici validati.
L’analisi di rischio probabilistica consiste nel trattare come variabili casuali i parametri fonte di incertezza.
La sequenza operativa è quindi di questo tipo:
1. calcolare il rischio sulla base di ipotesi conservative, con un approccio deterministico
2. individuare, per ciascuno dei parametri di input, il massimo intervallo di variazione
(continua) (continua)
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
SEQUENZA OPERATIVA ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
3. specificare una distribuzione di probabilità adatta per i valori individuati all’interno del range di variabilità
4. verificare e determinare l’esistenza di correlazioni tra i parametri
5. utilizzare procedure di calcolo analitiche e/o numeriche, al fine di determinare come l’incertezza presente nei parametri di input del modello si «propaga» sui risultati, ricavando una distribuzione di probabilità del rischio
(continua) (continua)
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
6. esprimere i valori di rischio cancerogeno e non cancerogeno in termini di intervallo di confidenza
7. identificare i parametri la cui variabilità contribuisce maggiormente al grado di incertezza del modello, tramite un’analisi di sensitività
8. approfondire il grado di conoscenza e di informazioni inerenti i parametri che si rilevano maggiormente importanti per il modello e ripetere la procedura dal punto 2 al punto 7
9. presentare ed interpretare i risultati.
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
SEQUENZA OPERATIVA ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
Procederemo di seguito approfondendo i seguenti passi della sequenza operativa:
scelta della legge di probabilità
metodi per propagare l’incertezza parametrica sui risultati finali
analisi di sensitività
interpretazione dei risultati
SEQUENZA OPERATIVA ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
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.
SCELTA DELLA DISTRIBUZIONE DI PROBABILITÀ
Distribuzione binomiale
Distribuzione di Poisson
Distribuzione normale
Distribuzione lognormale
Distribuzione esponenziale
Distribuzioni di Pearson
Distribuzione Beta
Distribuzione Gamma
Distribuzione binomiale
Distribuzione di Poisson
Distribuzione normale
Distribuzione lognormale
Distribuzione esponenziale
Distribuzioni di Pearson
Distribuzione Beta
Distribuzione Gamma
Distribuzione di Gumbel
Distribuzione t di Student-Fisher
Distribuzione del χ2
Distribuzione uniforme (o rettangolare)
Distribuzione triangolare
Distribuzione di Weibull
Distribuzione di Gumbel
Distribuzione t di Student-Fisher
Distribuzione del χ2
Distribuzione uniforme (o rettangolare)
Distribuzione triangolare
Distribuzione di Weibull
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
Distribuzioni probabilistiche note
.
Nell’ambito di una procedura di analisi di rischio, sono pochi i casi in cui si disponga di un campione di dati sufficiente per applicare i la procedura propria dell’inferenza statistica di una grandezza aleatoria:
Ipotesi di lavoro (legge di probabilità)
Precisazione ipotesi (calcolo parametri della legge di probabilità)
Verifica ipotesi (studio su cartogramma)
Test d’ipotesi (accettazione/rifiuto)
La scelta è “a priori” e si basa su casi di studio simili riportati nella letteratura scientifica e sulla valutazione del massimo intervallo di variazione determinato ai passi 1 e 2
SCELTA DELLA DISTRIBUZIONE DI PROBABILITÀ
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
Interviene pertanto anche una componente soggettiva.
Si tengano presente le seguenti indicazioni di validità generale:
quando i dati a disposizione sono pochi ed il grado di variabilità èrelativamente basso (inferiore ad un ordine di grandezza), si può generalmente ricorrere ad una distribuzione di tipo uniforme
quando, tra i possibili valori che può assumere il parametro all’interno di un range di variabilità, ve ne è uno altamente probabile, si adatta bene una distribuzione triangolare
quando il range di variabilità ha un’ampiezza superiore ad un ordine di grandezza, di solito per prudenza è opportuno fare riferimento ad una distribuzione logaritmica, come una distribuzione uniforme-logaritmica o triangolare-logaritmica.
SCELTA DELLA DISTRIBUZIONE DI PROBABILITÀ
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
SCELTA DELLA DISTRIBUZIONE DI PROBABILITÀ
NormaleBulk density
LognormaleFrazione di carbonio organico
NormalePorosità totale
Lognormale, triangolareSoggiacenza della falda
Parametri ZONA NON SATURA:
Uniforme, lognormaleInfiltrazione efficace
LognormaleConcentrazione dei contaminanti indice
Uniforme, esponenzialeArea della sorgente
Parametri SORGENTE:
Distribuzioni di probabilitàParametro
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
SCELTA DELLA DISTRIBUZIONE DI PROBABILITÀ
TriangolareVelocità effettiva
NormaleRapporto dispers. long/disper. trasv.
LognormaleDispersività longitudinale
LognormaleCoeff. di decadimento del primo ordine
LognormaleFrazione di carbonio organico
NormaleGradiente idraulico
NormalePorosità
LognormaleConducibilità idraulicaParametri ACQUIFERO:
Distribuzioni di probabilitàParametro
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
SCELTA DELLA DISTRIBUZIONE DI PROBABILITÀ
TriangolareReference Doselognormale, triangolareSlope factor
Parametri TOSSICOLOGICI:
LognormaleFattore di aderenza del terreno
BetaFrazione di area corporea esposta
BetaCoefficienti di assorbimentotriangolare, lognormaleTasso di ingestione di terrenoUniformeTasso di inalazione d’ariaLognormaleTasso di ingestione di acquaLognormale, normalePeso corporeotriangolare, esponenzialeFrequenza dell’esposizionelognormale, esponenzialeDurata dell’esposizione
Parametri di ESPOSIZIONE:
Distribuzioni di probabilitàParametro
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.
Un aspetto importante legato all’assegnazione delle distribuzioni di probabilità è la valutazione delle possibili correlazioni esistenti tra due o più delle variabili casuali di input:
ignorare la presenza di detti legami di correlazione può significare distorcere la distribuzione finale del rischio
il risultato finale si presenta particolarmente sensibile a questo aspetto soprattutto se esistono legami forti di correlazione tra i parametri che maggiormente influenzano il risultato finale
non incorporare questi legami di correlazione all’interno della struttura del modello di analisi di rischio comporta ottenere una distribuzione del rischio sfalsata, non tanto nei suoi valori medi, quanto piuttosto nelle code della sua distribuzione.
SCELTA DELLA DISTRIBUZIONE DI PROBABILITÀ
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
Lo studio e la valutazione di come errori e/o incertezze sull’input di
una procedura di calcolo si propaghino sui risultati può essere
affrontato attraverso:
metodi analitici
metodi numerici
L’approccio analitico più frequentemente utilizzato per l’analisi di
incertezza di modelli non complessi è la propagazione della varianza.
L’approccio numerico più diffuso, viceversa, è il:
Metodo Monte Carlo
PROPAGAZIONE DELLE INCERTEZZE: METODO MONTE CARLO
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
Il metodo Monte Carlo si sviluppa in iterazioni successive:
1. fissata la variabile su cui operare, ad ogni iterazione viene generato, da
un apposito algoritmo di calcolo, un valore random della variabile sulla
base della distribuzione di probabilità scelta
2. ciascun valore ha la medesima probabilità di essere campionato
3. i valori così ricavati vengono inseriti nel modello di analisi di rischio che
genererà a sua volta un valore rappresentante uno dei possibili valori di
rischio
4. all’iterazione successiva il procedimento si ripeterà originando un altro
risultato di rischio
5. procedendo si otterrà la distribuzione di probabilità del rischio
PROPAGAZIONE DELLE INCERTEZZE: METODO MONTE CARLO
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
.
PROPAGAZIONE DELLE INCERTEZZE: METODO MONTE CARLO
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
Esemplificazione del metodo Monte Carlo applicato alla ARS
Esemplificazione del metodo Monte Carlo applicato alla ARS
.
In presenza di un numero scarso di iterazioni può sussistere un problema di “clustering”
raggruppamento dei valori campionati all’interno della funzione di probabilità, la cui conseguenza è una scarsa rappresentatività dei valori stessi
ciò è particolarmente per le distribuzioni di probabilità asimmetriche con code di valori poco probabili
per campionare questi valori occorrono molte iterazioni
PROPAGAZIONE DELLE INCERTEZZE: METODO MONTE CARLO
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
Il fattore critico del metodo Monte Carlo è il numero di iterazioni richieste per ricreare in modo accurato e il più preciso possibile la curva di distribuzione di probabilità iniziale (convergenza)
.
L’analisi di sensitività consente di identificare:
i parametri di input che maggiormente influenzano il risultato finale, ovvero quei parametri, la cui leggera variazione si ripercuote in maniera significativa sulla curva di distribuzione del rischio.
Il risultato dell’analisi di sensitività è:
il valore percentuale di variazione del rischio al variare dei valori di ciascun parametro di input trattato come variabile casuale.
Il valore può essere positivo o negativo a seconda che il parametro in esame rappresenti un termine di “carico” o di “resistenza”.
La seconda situazione si verifica ad esempio per le variabili che compaiono a denominatore in un modello moltiplicativo.
ANALISI DI SENSITIVITA’
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
L5/PAG22
.
L’analisi di sensitività è inoltre utile per valutare:
gli effetti della variazione della media e della deviazione standard
dei parametri di input sulla curva di distribuzione del rischio,
laddove:
aumentare la deviazione standard di un parametro
significa di fatto aumentarne l’incertezza.
I parametri nei confronti dei quali il valore di rischio si mostra più
sensitivo, saranno quelli verso i quali dovranno essere indirizzate
ulteriori risorse per acquisire maggiori informazioni sperimentali.
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
ANALISI DI SENSITIVITA’
.
Determinata la curva di densità di probabilità del rischio, sia esso cancerogeno o non cancerogeno, si pone il problema di definire quale sia il punto su detta curva da confrontare con il rischio accettabile.
Il criterio che riscontra maggior consenso prevede che il rischio possa essere considerato accettabile quando siano contemporaneamente soddisfatte tre condizioni:
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
INTERPRETAZIONE DEI RISULTATI
6101 −⋅<R(
( ) 5101 −⋅<Rµ
495 101 −⋅<R
⎪⎪⎩
⎪⎪⎨
⎧
<
<
<
%.
.
.~~
95percentile01HI
media50IH
mediana20IH
95
.
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
CO
NN
ES
SIO
NE
CO
N IL
CA
NA
LE E
SIS
TEN
TES9
S8
S7
S6
S4
S3 S2
S1
PzB
PzA
PzL
PzI
S64 S63 S62
S66
S65
S61
S58
S57
PzC
PO1
S56
S55
S12S16
S22S27
S35
S48
S51
S52
S60
S67
S54
S53
S50
S45
S47
S49
PzDS46
S44
S43
S42 S40
S39
S38
S37
PzE
PO2
S36
S32
S33
S34
S31
S29
S30
S26
S25
S24
S28S23
PzF
S21 S20
S19
S18
S17
PzH
S15
S13
S59
S11 S10
Pz1A
Pz8A
Pz9A
Pz7A
Pz6A
Pz4A
Pz3A
Pz2A
Pz11A
Pz10A
S5
PzG
S41
Pz5A
S14
BON
IFICA HO
T-SPOT
LEGENDAzona nord: interventi di asportazione localizzata
zona intermedia: interventi di scotico superficiale
zona sud: interventi di messa in sicurezza permanente mediante confinamento
trincea drenante
tubazione di raccolta
canalizzazione di raccolta acque da monte
diaframma
pozzi di monitoraggio
pozzi di abbattimanto livello freatico
discarica
isoipse di profondita' dello strato inquinato (m)
-20 -4 -6 -8 -10
barriera idraulica: pozzi di emungimento
barriera idraulica: pozzi di iniezione
Planimetria generale, individuazione schematica degli interventi e isoipse di profondità dello strato inquinato
Contaminanti indice
Arsenico ©
Cadmio
Mercurio
Piombo
Zinco
Contaminanti indice
Arsenico ©
Cadmio
Mercurio
Piombo
Zinco
Vie di esposizione
Ingestione suolo
Ingestione acqua
Vie di esposizione
Ingestione suolo
Ingestione acqua
Recettori
Adulti
Bambini
Recettori
Adulti
Bambini
.
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
POE realeNumericiMedi tra MLE e RME
V.E. significative
Contaminanti indice
Realistico
POE realeAnaliticiMedi tra MLE e RME
V.E. significative
Contaminanti indice
Realistico
5-10 volte POE reale
AnaliticiMLEQuelle strettamente indispensabili
Tutti quelli riscontrati sul sito
Min cautela
Prossimo alla sorgente
AnaliticiRMETutte quelle possibili
Tutti quelli riscontrati sul sito
Max cautela
POEModelli di propag.
Fattori di esposiz.
Vie di esposizione
Contaminanti considerati
ApproccioFASE
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
SoluzioneSoluzionenumericanumerica
SoluzioneSoluzioneanaliticaanalitica
APPROCCIOAPPROCCIOCAUTELATIVOCAUTELATIVO
APPROCCIOAPPROCCIONON CAUTELATIVONON CAUTELATIVO
APPROCCIOAPPROCCIOREALISTICOREALISTICO
ANALISIANALISIPROBABILISTICAPROBABILISTICA
Analisi di Analisi di sensitivitsensitivitàà
AggiustamentoAggiustamentoDistribuzione di Distribuzione di
probabilitprobabilitàà
Scelta Scelta distribuzione di distribuzione di
probabilitprobabilitààsoddifacentesoddifacente??
STOPSTOP
SISI
NONO
FASEDETERMINISTICA
FASEDETERMINISTICA
FASEPROBABILISTICA
FASEPROBABILISTICA
SFATBW
EDEFCRCR POE ⋅⋅⋅⋅
⋅=
RfD1
ATBWEDEFCRCHI POE ⋅
⋅⋅⋅
⋅=
.
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
Vie di esposizione selezionate dopo fase deterministicaVie di esposizione selezionate dopo fase deterministica
TOSSICOTOSSICO-TOSSICOZINCO
TOSSICOTOSSICOTOSSICOTOSSICOPIOMBO
TOSSICOTOSSICO-TOSSICOMERCURIO
TOSSICOTOSSICO-TOSSICOCADMIOCADMIO
TOSSICOTOSSICOTOSSICOTOSSICO
CANCEROGENOCANCEROGENOCANCEROGENOCANCEROGENOARSENICO
AdultiBambiniAdultiBambini
INGESTIONE ACQUAINGESTIONE SUOLOCONTAMINANTI
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
L5/PAG23
.
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
Analisi di sensitivitàAnalisi di sensitività
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
SF
Cpoe
BW
CR
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
SF
Cpoe
BW
CR
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
RisultatiRisultati
INGESTIONE
SUOLO
ArsenicoArsenico
INGESTIONE
ACQUE
CadmioCadmio
MercurioMercurio
PiomboPiombo
ZincoZinco
Adulti
Bambini
Cancero-
genico
Tossico
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
RisultatiRisultati
INGESTIONE SUOLOArsenicoArsenico Adulti
Cancerogenico
Tossico
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
RisultatiRisultati
INGESTIONE SUOLOArsenicoArsenico Bambini
Cancerogenico
Tossico
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
RisultatiRisultati
INGESTIONE ACQUAArsenicoArsenico Adulti
Cancerogenico
Tossico
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
RisultatiRisultati
INGESTIONE ACQUAArsenicoArsenico Bambini
Cancerogenico
Tossico
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
L5/PAG24
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
RisultatiRisultati
INGESTIONE SUOLO
CadmioCadmio Bambini
INGESTIONE ACQUE
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
RisultatiRisultati
INGESTIONE SUOLO
Bambini
INGESTIONE ACQUE
MercurioMercurio
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
RisultatiRisultati
INGESTIONE SUOLOPiomboPiombo
Adulti
Bambini
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
RisultatiRisultatiINGESTIONE ACQUEPiomboPiombo
Bambini
Adulti
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO
Pertusola Sud
RisultatiRisultati
INGESTIONE SUOLO
Bambini
INGESTIONE ACQUE
ZincoZinco
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO: Pertusola Sud
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 5.Analisi di rischio sanitario
L5/PAG25
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO: Pertusola Sud
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO: Pertusola Sud
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO: Pertusola Sud
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO: Pertusola Sud
non accettabile248.55129.72135.55125.38104.52TossicoBambiniZINCO
non accettabile2.211.221.141.020.81TossicoBambini
non accettabile16.219.887.456.334.56TossicoAdulti
PIOMBO
non accettabile8.634.654.544.133.36TossicoBambini
non accettabile2.301.411.211.090.89TossicoAdulti
MERCURIO
non accettabile420.17217.74226.99209.76174.65TossicoBambini
non accettabile75.6146.6446.5544.7841.16TossicoAdulti
CADMIO
non accettabile61.1633.9131.6328.6023.05TossicoBambini
non accettabile11.396.836.566.165.42TossicoAdulti
ARSENICO
non accettabile2.89E-031.62E-031.46E-031.30E-031.03E-03CancerogenoBambini
non accettabile2.43E-031.44E-031.34E-031.24E-031.06E-03CancerogenoAdulti
ARSENICO
AccettabilitàP95Valore DETMediaMedianaModaRischioPersoneContaminante
RISCHIO CUMULATO (Ingestione suolo + ingestione acqua)
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO: Pertusola Sud
CENNI DI ANALISI DI RISCHIO PROBABILISTICA
UN CASO DI STUDIO: Pertusola Sud
Corso Base di Siti Contaminati
L5/APPENDIX_A/PAG1
Appendice (A) Lezione 5Site assessment
Site Site assessmentassessment
• Descrive dettagliatamente il sito e tutte le attività che si sono svolte su di esso o che ancora si svolgono• Individua le correlazioni tra le attività e il tipo, la localizzazione e l’estensione della contaminazione• Descrive le caratteristiche delle componenti ambientali• Presenta un piano di indagini da attuare
Site Site assessmentassessment
SI ARTICOLA IN:• Raccolta e sistematizzazione dati esistenti• Caratterizzazione iniziale e formulazione preliminare modello concettuale• Piano di investigazione iniziale
N
G
F H
E
DA
C'C
B
I
O N M
L
DEPOSITO FERRITI
CUBILOT
OFFICINE LISCIVIAZIONEACIDI E
PURIFICAZIONE
FLUO 1°CONTATTO 1°
ELETTROLISI
FUSIONE
CADMIO
TRATTAMENTOOSSIDI
FLUO 2°CONTATTO 2°
A
B
C'
D
E-F
G
I
L
M
N
O
H
C
LATO SUDLATO NORD
Site Site assessmentassessment
DATI STORICI• Attività pregressa• destinazione d’uso• tipologia sostanze usate nelle lavorazioni• descrizione/mappaturaaccumuli di rifiuti e di materiale di riporto• Rilievi aerofotogrammetrici• Mappe catastali• PRG
Raccolta e sistematizzazione dati esistenti
Site Site assessmentassessment
DATI AMBIENTALI• caratterizzazione geologico/stratigrafica e idrogeologica del sito e dell’area circostante• rilievo presenza di pozzi, prelievi di acqua, sorgenti• descrizione corpi idrici superficiali adiacenti• analisi chimico-fisiche esistenti
Raccolta e sistematizzazione dati esistenti
Site Site assessmentassessment
Caratterizzazione iniziale e formulazione preliminare modello concettuale• Individuare possibili fonti inquinanti• Identificare caratteristiche possibili inquinanti (tossicità, solubilità, biodegradabilità)• Inquadramento idrogeologico generale del sito (presenza e tipologia di acquiferi, interazione con aste fluviali/sorgenti adiacenti• Identificazione recettori sensibili sul sito e nei dintorni di esso• Volumi materiale di riporto e cumuli di rifiuti
Site Site assessmentassessment
• Lista degli analiti (contaminanti da ricercare nei terreni e nelle acque)• Localizzazione punti di campionamento terreni• Localizzazione punti di realizzazione piezometri
Piano d’investigazione iniziale
Localizzazione punti di campionamento
(in base alle dimensioni del sito)
Suolo/sottosuolo
10000 MQ : almeno 5 punti
10000 – 50000 MQ : da 5 a 10 punti
50000 – 250000 MQ : da 15 a 20 punti
250000 – 500000 MQ : 60 A 120 punti
Acque sotterranee
>50000 MQ : almeno 5 piezometri
50000 – 100000 MQ : da 6 piezometri
100000 – 250000 MQ : almeno 8 piez.
250000 MQ : almeno 1 ogni 25000 mq
Profondità in funzione delle caratteristiche idrogeologiche e della profonditàdell’inquinamento
Almeno 1 piez. di monte
Profondità: fino a base I acquif. – non meno di 2/3 dello spessore saturo
Corso Base di Siti Contaminati
L5/APPENDIX_A/PAG2
Appendice (A) Lezione 5Site assessment
Un pozzo di monitoraggio può essere installato per finalità diverse.Prima di progettare la realizzazione di un pozzo o piezometro di monitoraggio è bene definire con precisione quale sarà il suo utilizzo.Tra le finalità possibili:
• stabilire la posizione della superficie libera dell’acquifero• misurare il carico idraulico corrispondente diverse profondità• prelevare campioni di acqua per analisi chimiche• prelevare campioni della fase libera di contaminanti tipo LNAPL• consentire l’introduzione di strumenti geofisici
ProgettazioneProgettazione e e realizzazionerealizzazione didi un un pozzo/piezometropozzo/piezometro didi
monitoraggiomonitoraggio
Site Site assessmentassessment
Le finalità del pozzo di monitoraggio determineranno le sue caratteristiche progettuali.
Le caratteristiche progettuali da valutare per la realizzazione di un pozzo di monitoraggio sono le seguenti:
• materiale del rivestimento• diametro e profondità del foro• posizione e lunghezza del filtro• composizione granulometricadel dreno• materiale di cementazione del foro
ProgettazioneProgettazione e e realizzazionerealizzazione didi un un pozzo/piezometropozzo/piezometro didi
monitoraggiomonitoraggio
Site Site assessmentassessment
Materiale del rivestimento
Il materiale deve essere valutato sia dal punto di vista dell’installazione che dell’esercizio del pozzo di monitoraggio
Parametri di valutazione per la scelta del materiale ottimale sono:
- in fase d’installazione:il costola resistenza meccanicala facilità d’installazione
- in fase di eserciziola corrosivitàla propensione allo “scambio chimico”
ProgettazioneProgettazione e e realizzazionerealizzazione didi un un pozzo/piezometropozzo/piezometro didi
monitoraggiomonitoraggio
Site Site assessmentassessment
Materiale del rivestimento
Il materiale ideale è:• poco costoso• dotato di resistenza meccanica elevata• di semplice installazione• inerte alle aggressioni di agenti corrosivi eventualmente presenti nell’acqua• inerte all’adsorbimento (desorbimento) di sostanze eventualmente disciolte nell’acqua
ProgettazioneProgettazione e e realizzazionerealizzazione didi un un pozzo/piezometropozzo/piezometro didi
monitoraggiomonitoraggio
Site Site assessmentassessment
Materiale del rivestimento
Materiali di uso corrente nella realizzazione di un pozzo di monitoraggio sono:
• l’acciaio (nelle diverse varianti di resistenza meccanica)• il PVC (polivinile di cloro)• il PP - PoliPropilene• il PTFE – politetrafluoroetilene - (noto come Teflon)
ProgettazioneProgettazione e e realizzazionerealizzazione didi un un pozzo/piezometropozzo/piezometro didi
monitoraggiomonitoraggio
Site Site assessmentassessment
Materiale del rivestimento
In via del tutto generale, questi sono i vantaggi e gli svantaggi di ciascun materiale di quelli sopra elencati:
COSTO
RESISTENZA
PVC PP ACCIAIO TEFLON
PVC PP ACCIAIOTEFLON
INSTALLAZIONEPVC PPACCIAIO TEFLON
ProgettazioneProgettazione e e realizzazionerealizzazione didi un un pozzo/piezometropozzo/piezometro didi
monitoraggiomonitoraggio
Site Site assessmentassessment
Corso Base di Siti Contaminati
L5/APPENDIX_A/PAG3
Appendice (A) Lezione 5Site assessment
Materiale del rivestimento
Deve saper convivere con agenti basici e acidi che possono trovarsi nell’acqua in concentrazioni elevate.
Evitare l’acciaio in caso di ambiente acido.
CORROSIVITA’
PVC PP ACCIAIOTEFLON
ProgettazioneProgettazione e e realizzazionerealizzazione didi un un pozzo/piezometropozzo/piezometro didi
monitoraggiomonitoraggio
Site Site assessmentassessment
Materiale del rivestimento
Non deve reagire con le sostanze disciolte nell’acqua, non deve adsorbire soluti, non deve cedere soluti.
Evitare il PVC in caso di contaminanti organici. Evitare l’acciaio in caso di contaminanti inorganici
ATTIVITA’ CHIMICA
PVCPPACCIAIO TEFLON
PVC PP ACCIAIOTEFLON
ATTIVITA’ CHIMICA
organici
inorganici
ProgettazioneProgettazione e e realizzazionerealizzazione didi un un pozzo/piezometropozzo/piezometro didi
monitoraggiomonitoraggio
Site Site assessmentassessment
Il filtroUna fase molto delicata nella progettazione di un pozzo di monitoraggio èdecidere la posizione del filtro e la sua lunghezza.Questa decisione è strettamente legata all’uso che si intende fare del piezometro.Nel caso si desideri rilevare la posizione della superficie libera dell’acquifero, ma nello stesso tempo avere la possibilità di prelevare campioni di acqua, magari per determinate la presenza di LNAPL:
• il filtro dovrà essere abbastanza profondo da intersecare la superficie piezometrica• il filtro dovrà essere anche abbastanza lungo da intercettare la posizione della superficie piezometrica durante le sue escursioni stagionali• deve consentire il prelievo di un quantitativo d’acqua sufficiente a valutare la presenza di LNAPL
ProgettazioneProgettazione e e realizzazionerealizzazione didi un un pozzo/piezometropozzo/piezometro didi
monitoraggiomonitoraggio
Site Site assessmentassessment
Il filtroSoluzione scorrettal’oscillazione stagionale superiore della falda èsopra il filtro: LNAPL non intercettabili
Soluzione scorrettal’oscillazione stagionale inferiore della falda ètroppo bassa rispetto al filtro: insufficiente la quantità d’acqua campionabile
oscillazioni stagionali della
falda
Soluzione corretta
ProgettazioneProgettazione e e realizzazionerealizzazione didi un un pozzo/piezometropozzo/piezometro didi
monitoraggiomonitoraggio
Site Site assessmentassessment
Il filtroSe un piezometro deve essere dedicato alla misura del carico idraulico ad una fissata profondità, ma anche a consentire il prelievo di campioni d’acqua, il filtro dovràavere lunghezza limitata e concentrata sulla profondità da monitorareQuesto è molto importante per rendere attendibile il campionamento:filtri troppo lunghi possono produrre il miscelamentoverticale di acque contaminate con acque pulite, alterando i risultati del monitoraggio.In realtà, anche si i costi lievitano, bisognerebbe avere stazioni di monitoraggio dotate di più piezometri, con filtri a profondità diverse, tali da consentire un campionamento multilivello della falda
ProgettazioneProgettazione e e realizzazionerealizzazione didi un un pozzo/piezometropozzo/piezometro didi
monitoraggiomonitoraggio
Site Site assessmentassessment
Il filtroAltro aspetto molto importante nella collocazione del filtro è:meglio collocarlo negli strati più permeabili (sabbie, ghiaie) o meglio collocarlo negli strati meno permeabili (limi, argille)?La risposta è: dipende dalle finalità del monitoraggio.
1. Se il monitoraggio ha funzione di preallarme, verso la possibilitàdi migrazione in falda di contaminanti da una potenziale sorgente:il filtro deve essere collocato nei materiali più permeabili, poiché la migrazione inizialmente seguirà le vie preferenziali di permeabilità, indipendentemente dal gradiente idraulico statico.
2. Se il monitoraggio ha funzione di controllo nei confronto di operazioni di bonifica in atto:il filtro deve essere collocato nei depositi meno permeabili, poichésono questi in genere a contenere la maggior parte della contaminazione. Un monitoraggio effettuato sugli strati piùpermeabili porterebbe a concludere le operazioni di bonifica!
1
2
ProgettazioneProgettazione e e realizzazionerealizzazione didi un un pozzo/piezometropozzo/piezometro didi
monitoraggiomonitoraggio
Site Site assessmentassessment
Corso Base di Siti Contaminati
L5/APPENDIX_B/PAG1
Appendice (B) Lezione 5Fattori di attenuazione/rilascio
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
FATTORI DI RILASCIO E DI ATTENUAZIONE
SOMMARIO
QUADRO GENERALE
COMPARTO ACQUE
COMPARTO ARIA
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione
Quadro generaleQuadro generale
APPENDICE ANALISI DI RISCHIOFattori di rilascio e di attenuazione
Quadro generaleQuadro generale
LDFLDF DAFDAF RDFRDFKKswsw LAFLAF
Si consideri ad esempio il trasporto e il destino di un inquinante che, sversato sul suolo, compie un percorso sotterraneo fino al raggiungimento dell’alveo di un fiume, dove si è fissato POE.
Dal suolo si crea un eluato(Ksw) che si infiltra (LAF) nel non saturo fino a raggiungere il tetto dell’acquifero. Si crea una diluizione (LDF) con la falda e l’inquinante viene trasportato (DAF) fino al corso d’acqua. Qui si crea un ulteriore zona di diluizione (RDF). LAFK
RDFDAFLDFNAFsw ⋅
⋅⋅=
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ACQUE)
Ksw = coefficiente di partizione suolo – eluato
LAF (Leach= Fattore di rilascio e attenuazione nel non saturo
L
I
C
C
L1
ef
L1
L2
2
zonavadosa
Sor gent e contaminant e
S
Lsw C
CK 1=
1
2
L
L
CCLAF =
SSWL CKC =1 12 LL CLAFC ⋅=
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ACQUE)
LDF = fattore di diluizione in falda
MF
L
CCLDF 2=
LDFCKLAF
LDFCLAF
LDFCC SSWLL
MF
⋅⋅=⋅== 12
W
pl ume
bCMF
Sd
acquiferove
pl ume
L
I
C
C
L1
ef
L1
L2
2
zonavadosa
Sor gent e contaminant e
SSWL CKC =1
12 LL CLAFC ⋅=
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ACQUE)
Corso Base di Siti Contaminati
L5/APPENDIX_B/PAG2
Appendice (B) Lezione 5Fattori di attenuazione/rilascio
DAF = fattore di diluizione e attenuazione in falda
F
MF
CCDAF =
DAFCC MF
F =
Sd
C(x)
x
Sw
Sw
22
C0
pl ume
bCMF
Sd
acquiferove
pl ume
L
I
C
C
L1
ef
L1
L2
2
zona vadosa
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ACQUE)
RDF = fattore di diluizione in fiume
R
F
CCRDF =
RDFCC F
R =
ve
vr
Wr
Sf
area sorgente
zona di miscelazionee diluizione
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ACQUE)
Procedendo a ritroso:
LDFLDF DAFDAF RDFRDFKKswsw LAFLAF
RDFDAFLDFLAFKC
RDFDAFC
RDFCC
SWS
MFFR
⋅⋅=
=== 1
LAFKRDFDAFLDF
CCNAF
SWPOE
S ⋅⋅==
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ACQUE)
Dunque, il processo di degrado della qualità delle risorse idriche subisce un’attenuazione complessiva che è misurata dal “fattore di attenuazione naturale” NAFw (Water Natural AttenuationFactor), che risulta definito da:
LFRDFDAFLDF
TAFBDFSAMKRDFDAFLDF
CCNAF
swr
sW
⋅⋅=
⋅⋅⋅⋅⋅
==
E’ chiaro che se l’esposizione non avviene tramite il prelievo di acqua da un corso d’acqua, bensìdirettamente dalla falda, èsufficiente porre nell’equazione RDF = 1
E’ chiaro che se l’esposizione non avviene tramite il prelievo di acqua da un corso d’acqua, bensìdirettamente dalla falda, èsufficiente porre nell’equazione RDF = 1
Come pure è chiaro che se l’esposizione avviene tramite il prelievo di acqua da un pozzo occorre considerare un fattore di diluizione specifico WDF in luogo a RDF.
Come pure è chiaro che se l’esposizione avviene tramite il prelievo di acqua da un pozzo occorre considerare un fattore di diluizione specifico WDF in luogo a RDF.
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ACQUE)
Il LAF = Fattore di rilascio e attenuazione nel non saturo può essere espresso come:
L
I
C
C
L1
ef
L1
L2
2
zonavadosa
Sor gent e contaminant e
TAFBDFSAMLAF ⋅⋅=
2
1
LLSAM =
BDF (Biodegradation Factor) tiene conto dei fnomeni di attenuazione naturale degli inquinanti nel non saturoTAF (Time Averaging Factor) che consente di tener conto della variazione nel tempo del rilascio
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ACQUE)
Il prodotto
KSW.LAF
spesso si trova espresso come
LF = Leachate Factor complessivo
che tiene conto di tutte le dinamiche di rilascio e attenuazione nel non saturo
LFRDFDAFLDF
CCNAF
POE
S ⋅⋅==
LDFLDF DAFDAF RDFRDFKKswswLAFLAF
TAFBDFSAMKLF SW ⋅⋅=
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ACQUE)
Corso Base di Siti Contaminati
L5/APPENDIX_B/PAG3
Appendice (B) Lezione 5Fattori di attenuazione/rilascio
Da quanto detto finora risulta evidente che il calcolo dei vari fattori di rilascio e attenuazione/diluizione da un comparto ambientale all’altro richiede un processo di modellizzazione della migrazione dei contaminanti indice dalla sorgente al punto di esposizione articolato in fasi successive, in cui l’output di ciascuna fase costituisce l’input per la fase seguente
Sia lo standard ASTM PS 104 (1998) che la guida Soil Screening Guidancedell’USEPA (1996) riportano una serie di modelli analitici, in generecautelativi, utili a valutare i vari fattori di rilascio (Ksw, LAF, LDF, DAF, RDF).
E’ altresì evidente che l’utilizzo di modelli più complessi può fornire stime piùrealistiche, ma ciò presuppone una approfondita fase di caratterizzazione dei parametri aero/idro dispersivi delle diverse matrici ambientali.
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ACQUE)
Risulta inoltre evidente che il NAF può essere calcolato direttamente in modo empirico, laddove vi sia a disposizione un numero sufficiente di valori di concentrazione tra la sorgente di rilascio ed il punto di esposizione.
Comunque si voglia (si possa) procedere è importante in analisi preliminare comprendere quali vie di trasporto sono attive nel nostro problema.
Perciò è importante passare in rassegna tutte le potenziali dinamiche dipropagazione e migrazione di inquinanti che possono mettere in comunicazione la sorgente con i recettori.
Nell’esempio di calcolo precedente abbiamo visto il percorso
Non saturo Acquifero Corso d’acqua
in cui entrano in gioco fattori di rilascio e attenuazione/diluizione nelle acque
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ACQUE)
Vediamo ora i rilasci in atmosfera, ossia, le varie dinamiche di:
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
Volatilizzazione di contaminanti dal suolo superficiale
Emissione di particolato
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
in ambienti aperti (outdoor)
in ambienti confinati (indoor)
Volatilizzazione di contaminanti dall’acquifero superficiale
in ambienti aperti (outdoor)
in ambienti confinati (indoor)
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
Per quantificare il fenomeno di volatilizzazione di contaminantiorganici da una sorgente posta nel sottosuolo, sia essa terreno superficiale, terreno profondo o un plume inquinato, sono due i fenomeni che devono essere modellizzati:
il flusso di vapore organico dalla sorgente contaminata sino in superficie;
la miscelazione dei vapori all’interno dello strato di aria respirabile direttamente al di sopra del suolo contaminato. A seconda che si tratti di un ambiente all’aria aperta o confinato (es. edificio) si parlerà rispettivamente di ambiente outdoor o indoor.
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
Per calcolare il fenomeno di miscelazione dei contaminanti volatili con l’aria presente al di sopra del sito, lo standard ASTM PS 104 (1998) utilizza un semplice bilancio di massa, che tiene conto della miscelazione con il ricambio di aria che arriva da monte (rispetto alla direzione del vento) della sorgente.
L’approccio si basa sulle seguenti ipotesi:
• la concentrazione dei contaminanti indice è uniforme e costante per tutto il periodo di esposizione (all’interno del suolo contaminato o nel plume in falda)
non intervengono fenomeni di biodegradazione in aria o nella sorgente
la sorgente è finita e distribuita all’interno del periodo di esposizione.
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
Un importante aspetto, spesso trascurato, consiste nel tenere conto del limite di saturazione del terreno Csat, adimensionale ma comunemente espresso in mg/kg.
Csat rappresenta la concentrazione di contaminante nel terreno, in corrispondenza della quale l’acqua e l’aria nei pori sono saturate del composto inquinante e sono raggiunti i limiti di adsorbimento sulle particelle di terreno.
Per concentrazioni superiori al limite di saturazione, il contaminante si presenta in fase libera.
Pertanto, Csat rappresenta la concentrazione in corrispondenza della quale si verifica il massimo tasso di volatilizzazione.
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Corso Base di Siti Contaminati
L5/APPENDIX_B/PAG4
Appendice (B) Lezione 5Fattori di attenuazione/rilascio
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
Volatilizzazione di contaminanti dal suolo superficiale
Fattore di volatilizzazione da suolo superficiale VFss
Definito come il rapporto, in condizioni stazionarie, tra:
• la concentrazione prevista di un composto organico nell’aria ambiente al di sopra della sorgente Cvs e • la concentrazione del medesimo nel terreno superficiale Css
ss
vsss C
CVF = ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡
3LM
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
Volatilizzazione di contaminanti dal suolo superficiale
Parametri di calcolo VFss
Uair = velocità del vento al di spora del suolo all’interno della zona di miscelazione [L⋅T-1]δair =altezza della zona di miscelazione dell’aria [L]Deff
s = coefficiente di diffusione effettiva attraverso la zona vadosa[L2⋅T-1]τ = tempo medio di durata del flusso [T]
ss
vsss C
CVF =
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
Emissione di particolato
Fattore PEF (ParticulateEmission Factor) Rappresenta il rapporto, in condizioni stazionarie, tra:
• la concentrazione prevista di contaminante nel particolatoCP presente nell’aria• la concentrazione di sostanza contaminante Csspresente nel suolo contaminato superficiale
ss
P
CCPEF = ⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
3LM
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
Emissione di particolato
Calcolo PEFPe = tasso di emissione di particolato [M L-2 T-1]in assenza di dati di campo:Pe = 6.9×10-14 g/cm2/s
Si noti che in presenta di una pavimentazione superficiale il valore di PEF è da assumersi nullo
310×⋅⋅
=airair
e
UWPPEFδ
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuoloVolatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo (outdoor)
Fattore di volatilizzazione dal sottosuolo in ambiente outdoor VFsp-out
rapporto tra la concentrazione del contaminante nell’aria al di sopra del sito Cvp-out e la concentrazione del medesimo componente nel terreno in profondità Csp
SP
OUTVPOUTSP C
CVF −− =
Il fenomeno di volatilizzazione dal terreno contaminato presente nel sottosuolo è analogo al fenomeno di volatilizzazione dal terreno superficiale, occorre tuttavia tenere conto della profondità della sorgente di contaminazione.
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Il fenomeno di volatilizzazione tiene conto di due distinti fenomeni di trasferimento di massa:
il flusso di vapori organici dal sottosuolo contaminato sino alla pavimentazione dell’edificio
la miscelazione dei vapori organici con l’aria presente all’interno dell’edificio
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuoloVolatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo (indoor)
SVILUPPO DELLA PROCEDURA DI ANALISI DI RISCHIO
Vie di trasporto, meccanismi di diluizione e attenuazione (comparto aria)
Corso Base di Siti Contaminati
L5/APPENDIX_B/PAG5
Appendice (B) Lezione 5Fattori di attenuazione/rilascio
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo (indoor)
Subsurface Soil-to-Enclosed-SpaceVolatilization Factor (VFsp-ind)Rappresenta il rapporto tra la concentrazione di contaminante prevista in un ambiente confinato (indoor) Cvp-ind e la concentrazione del medesimo nel sottosuolo contaminato Csp
sp
indvpindsp C
CVF −
− =
SP
INDVPINDSP C
CVF −− =
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo (indoor)
Calcolo VFsp-ind
Il calcolo è abbastanza complesso e dipende da vari parametri geometrici riguardanti le fondazioni (superficie, perimetro, profondità, spessore)
Nel calcolo inoltre, entrano parametri come:LB = rapporto tra il volume dello spazio confinato e la superficie dell’area di infiltrazione [L]ER = tasso di ricambio d’aria [L3⋅T-1]η = rapporto tra l’area occupata dalle fenditure nelle fondazioni e l’area della pavimentazione, adimensionale
In assenza di dati sito-specificisi può conservativamente assumere che la frazione di fenditure presenti nelle fondazioni sia pari a all’1% e che il numero di ricambi d’aria in un giorno sia pari a 12
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
Volatilizzazione di contaminanti dall’acquifero superficiale (outdoor)
Il fenomeno di volatilizzazione dall’acquifero e la loro successiva migrazione sino in superficie costituisce un fenomeno nella maggior parte dei casi secondario, in termini quantitativi, se confrontato con il rilascio di vapori dal sottosuolo contaminato
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
Volatilizzazione di contaminanti dall’acquifero superficiale (outdoor)
Fattore di volatilizzazione VFgw-out
Rappresenta il rapporto in condizioni stazionarie tra la concentrazione di un contaminante nell’aria ambiente sul sito posto al di sopra del plume di contaminante Cvw-out e la concentrazione nel plume Cgw
gw
outvwoutgw C
CVF −− =
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Volatilizzazione di contaminanti dal sottosuolo
Volatilizzazione di contaminanti dall’acquifero superficiale (indoor)
Il fenomeno viene quantificato tramite il coefficiente VFgw-ind, adimensionale, definito come il rapporto tra la concentrazione del contaminante in fase vapore nell’ambiente confinato Cvw-ind e la concentrazione nel plumecontaminato Cgw
gw
indvwindgw C
CVF −− =
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Fattore di diluizione-attenuazione per il trasporto e la dispersione in atmosfera
Analogamente a quanto fatto per le acque sotterranee, si definisce il fattore di diluizione-attenuazione per il trasporto e la dispersione in atmosfera ADF (Air Dispersion Factor), adimensionale,
ADF = rapporto tra la concentrazione nella zona di miscelazione in aria al di sopra della sorgente di volatilizzazione CMA e la concentrazione in atmosfera CA a valle della zona di miscelazione, rispetto alla direzione principale del vento
A
MA
CCADF =
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Corso Base di Siti Contaminati
L5/APPENDIX_B/PAG6
Appendice (B) Lezione 5Fattori di attenuazione/rilascio
In funzione del tipo di fenomeno di volatilizzazione preso in considerazione, CMA potrà coincidere con:
CV , CP
Cvp-out , Cvw-out
essendo ovviamente esclusi i fenomeni di volatilizzazione in ambienti confinati (indoor).
Per il calcolo della concentrazione CA ad una certa distanza x dalla sorgente e quindi per il calcolo di ADF lo standard ASTM PS 104 (1998) adotta un modello gaussiano di diffusione in atmosfera.
Fattore di diluizione-attenuazione per il trasporto e la dispersione in atmosfera
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Applicando un modello gaussiano, il fattore di trasporto in fase aeriforme ADF è dato dall’equazione sopra scritta, essendo:
( )( ) ( )
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡+⋅⋅
⋅⋅⋅=
+−
−−−
2
2
2
2
2
2
222
2z
air
z
air
y
zzy
zyair
MA eeeU
QxC
CADF σδ
σδ
σ
σσπ
LAUQ atmairair ⋅⋅
=δ
Fattore di diluizione-attenuazione per il trasporto e la dispersione in atmosfera
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Fattore di diluizione-attenuazione per il trasporto e la dispersione in atmosfera
y = distanza laterale dalla sorgente [L]
z = altezza della zona di respirazione (usualmente assunta pari a δair) [L]
Aatm = area della sezione trasversale della sorgente di emissione [L2];
σy = coefficiente di dispersione aerea trasversale [L]
σz = coefficiente di dispersione aerea verticale [L]
Q = portata volumetrica d’aria attraverso la zona di miscelazione [L3⋅T]
L = lunghezza della sorgente di emissione parallela alla direzione principale del vento [L]
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Al fine di determinare i coefficienti di dispersione σy , σz occorre conoscere le classi di stabilità atmosferica e la distanza tra la sorgente ed il punto di esposizione. Le classi di stabilità sono indicatori della turbolenza atmosferica e sono influenzate dai seguenti fattori:
stabilità statica, funzione del gradiente verticale di temperatura
turbolenza termica, causata dal riscaldamento della superficie
turbolenza meccanica, funzione della velocità del vento e della morfologia del territorio
Fattore di diluizione-attenuazione per il trasporto e la dispersione in atmosfera
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Seguendo il sistema di classificazione di Pasquill-Gifford, i coefficienti di dispersione in atmosfera sono calcolati applicando le curve in figura
Fattore di diluizione-attenuazione per il trasporto e la dispersione in atmosfera
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
Analogamente a quanto fatto per le risorse idriche, anche per il comparto atmosfera si può definire il fattore di attenuazione naturale totale
NAFA (Air Natural Attenuation Factor)
indicando con VF il generico fattore di volatilizzazione.
Il NAFA risulta adimensionale oppure dimensionalmente [M⋅L-3] a seconda che la sorgente di volatilizzazione sia il plume in falda oppure il terreno contaminato.
Fattore di diluizione-attenuazione per il trasporto e la dispersione in atmosfera
VF1NAFA =
VFADF
=ANAF
INDOOR
OUTDOOR
APPENDICE ANALISI DI RISCHIO
Fattori di rilascio e di attenuazione (ATMOSFERA)
LEZIONE 6Tecniche di bonifica6.A Tecnologie per la bonifica dei suoli6.B Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Ing. Emanuele MigliariCorso Base di Siti Contaminati
per studenti universitari, professionisti e personale della pubblica amministrazione
PRESENTAZIONE
L’ultima lezione è dedicata alle modalità operative ed alle tecniche, più o meno collaudate, per il risanamento di un sito contaminato. Dopo una breve panoramica sulle tecniche disponibili in al loro principio di funzionamento, vengono passate in rassegna prima le tecniche di intervento sui suoli e poi quelle per gli acquiferi.
Obiettivi di apprendimento:Applicabilità, vantaggi e svantaggi delle più diffuse tecnologie di bonifica dei suoliApplicabilità, vantaggi e svantaggi delle più diffuse tecnologie di bonifica degli acquiferiCriteri di selezione delle modalità ottimali di intervento
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG1
SOMMARIOSOMMARIO
OverviewOverview
Tecnologie per i suoliTecnologie per i suoli
Tecnologie per gli acquiferiTecnologie per gli acquiferi
Criteri di decisioneCriteri di decisione
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaOverviewOverview
Motore della bonifica dei siti contaminatiMotore della bonifica dei siti contaminati
LegaleLegale
osservanza standard di qualità ambientali sanciti nella legislazione cogente (da qualche mese i reati contro l’ambiente sono sanzionabili penalmente)
EconomicoEconomico
azzeramento passività ambientali di un sito in operazioni di compravendita immobiliare di terreni
valorizzazione pubblica dell’area da bonificare a fini turistico/culturali e/o ricreativi
valorizzazione privata dell’area da bonificare per nuovi insediamenti industriali o di terziario avanzato
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
OverviewOverview
StepStep di una bonificadi una bonifica
Apertura procedimento amministrativoApertura procedimento amministrativo
Identificazione e rimozione sorgenti primarie
Piano di caratterizzazione, identificazione e isolamento sorgenti secondarie
Identificazione destinazione d’uso futura dell’area e definizione obiettivi di bonifica
Trattamento matrici inquinate
Certificazione di avvenuta bonifica e chiusura procedimento amministrativo
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Notifica
autodenuncia
ORDINANZA
a seguito di denuncia da
parte autoritàdi controllo
Apertura procedimento
giudiziario
OverviewOverview
L’intervento di bonifica su un sito contaminato deve essere valutato in base ad una serie di aspetti connessi a:
ContaminantiContaminanti•• caratteristiche chimico caratteristiche chimico ––fisichefisiche•• concentrazioneconcentrazione•• distribuzione spazialedistribuzione spaziale
Matrici inquinateMatrici inquinate•• granulometriagranulometria, propriet, proprietààidraulicheidrauliche•• umiditumiditàà•• pHpH, CSC, CSC
Caratteristiche del sitoCaratteristiche del sito•• destinazione ddestinazione d’’usouso•• dimensionidimensioni•• volumi contaminativolumi contaminati
Condizioni operative Condizioni operative impiantoimpianto
•• costi dcosti d’’esercizioesercizio•• tempi di applicazionetempi di applicazione•• impatti sullimpatti sull’’ambienteambiente
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
La progettazione di un intervento di bonifica La progettazione di un intervento di bonifica comincia con la selezione delle tecnologie comincia con la selezione delle tecnologie disponibili sul mercato pidisponibili sul mercato piùù adatte al sito da adatte al sito da bonificare, in base ad una valutazione di bonificare, in base ad una valutazione di screening basata sui seguenti elementi:screening basata sui seguenti elementi:
campo dcampo d’’applicazione ottimale applicazione ottimale
fattori condizionanti lfattori condizionanti l’’applicabilitapplicabilitàà
vantaggi e svantaggivantaggi e svantaggi
OverviewOverview
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Non esiste la tecnica sempre validaNon esiste la tecnica sempre valida
Un intervento Un intervento èè quasi sempre costituito quasi sempre costituito dalldall’’applicazione di un congiunto di tecnologie biologiche, applicazione di un congiunto di tecnologie biologiche, chimiche, fisichechimiche, fisiche
Ogni tecnologia di trattamento ha delle proprie Ogni tecnologia di trattamento ha delle proprie caratteristiche peculiaricaratteristiche peculiari e delle proprie e delle proprie limitazionilimitazioni, ossia:, ossia:
èè in grado di interagire solo con alcune classi di in grado di interagire solo con alcune classi di inquinanti, mentre altre classi possono risultare inquinanti, mentre altre classi possono risultare indifferenti al trattamento presceltoindifferenti al trattamento prescelto
èè efficace per terreni ghiaiosoefficace per terreni ghiaioso--sabbiosi mentre risulta sabbiosi mentre risulta inoffensiva per il trattamento di frazioni fini (limi, argille)inoffensiva per il trattamento di frazioni fini (limi, argille)
OverviewOverview
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG2
Trattamenti mirati alla Trattamenti mirati alla ““distruzionedistruzione””delle molecole inquinanti come risultato di delle molecole inquinanti come risultato di processi di degradazione biologica o di processi di degradazione biologica o di reazioni chimicoreazioni chimico--fisiche di trasformazionefisiche di trasformazione
OverviewOverview
• biopile• bioventing• incenerimento
•• biopilebiopile•• bioventingbioventing•• incenerimentoincenerimento
In funzione delle finalitIn funzione delle finalitàà che si intendono perseguire le che si intendono perseguire le tecnologie di bonifica possono essere costecnologie di bonifica possono essere cosìì classificateclassificate
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
•• Trattamenti di mobilizzazioneTrattamenti di mobilizzazione degli degli inquinanti e loro trasferimento dalle matrici inquinanti e loro trasferimento dalle matrici interessate ad altre matrici, da cui devono interessate ad altre matrici, da cui devono essere quindi successivamente rimossiessere quindi successivamente rimossi
OverviewOverview
• Soil-Washing• Soil Vapor Extraction• Desorbimento termico• Barriere reattive• Fito-estrazione
•• SoilSoil--WashingWashing•• SoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtraction•• DesorbimentoDesorbimento termicotermico•• Barriere reattiveBarriere reattive•• FitoFito--estrazioneestrazione
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
OverviewOverview
Interventi di immobilizzazione o Interventi di immobilizzazione o contenimentocontenimento: gli inquinanti permangono : gli inquinanti permangono allall’’interno del sito, eventualmente trasformati interno del sito, eventualmente trasformati mediante processi biologici, chimici, fisici in mediante processi biologici, chimici, fisici in forme meno tossiche, mobili o disponibili o forme meno tossiche, mobili o disponibili o comunque in condizioni tali da non potersi comunque in condizioni tali da non potersi trasferire verso ltrasferire verso l’’esterno esterno
• Inertizzazione• Vetrificazione• Incapsulamento• Diaframmi fisici• Fito-stabilizzazione
•• InertizzazioneInertizzazione•• VetrificazioneVetrificazione•• IncapsulamentoIncapsulamento•• Diaframmi fisiciDiaframmi fisici•• FitoFito--stabilizzazionestabilizzazione
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Messa in sicurezza
permanente
OverviewOverview
In ultima analisi, la modalitIn ultima analisi, la modalitàà dd’’intervento intervento ““non tecnologicanon tecnologica””::
•• Escavazione dei terreni contaminati, Escavazione dei terreni contaminati, allontanamento e smaltimento in discarica allontanamento e smaltimento in discarica come rifiuti pericolosicome rifiuti pericolosi
In teoria sconsigliata dalla normativa vigente In teoria sconsigliata dalla normativa vigente per evitare movimentazione terre al di fuori per evitare movimentazione terre al di fuori del sitodel sito
In realtIn realtàà circa il 60% degli interventi di circa il 60% degli interventi di bonifica sinora eseguiti in Italia si sono bonifica sinora eseguiti in Italia si sono limitati alllimitati all’’escavazione e al collocamento in escavazione e al collocamento in discaricadiscarica
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie in-situ
il terreno viene trattato direttamente in sito il terreno viene trattato direttamente in sito senza la sua senza la sua asportazioneasportazione
Tecnologie ex-situ (on-site/off-site )
il terreno viene trattato il terreno viene trattato previa asportazioneprevia asportazione in un in un impianto mobile installato sul sito o in impianto fisso impianto mobile installato sul sito o in impianto fisso localizzato a distanza dall'area di interventolocalizzato a distanza dall'area di intervento
In base alle modalitIn base alle modalitàà operative le tecniche di bonifica si operative le tecniche di bonifica si classificano come:classificano come:
OverviewOverview
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Trattamenti inTrattamenti in--situsitu
Si prestano in tutti quei casi in cui l'escavazione comporta Si prestano in tutti quei casi in cui l'escavazione comporta grosse difficoltgrosse difficoltàà tecniche e/o economiche (per esempio, tecniche e/o economiche (per esempio, quando la contaminazione interessa il terreno fino ad quando la contaminazione interessa il terreno fino ad elevate profonditelevate profonditàà, ovvero in prossimit, ovvero in prossimitàà di edifici, oleodotti, di edifici, oleodotti, acquedotti, acquedotti, ……))
VantaggiVantaggi
ridotto impatto ambientale e conseguente elevata ridotto impatto ambientale e conseguente elevata accettabilitaccettabilitàà socialesociale
minori vincoli connessi alle infrastrutture esistenti, in minori vincoli connessi alle infrastrutture esistenti, in superficie o interratesuperficie o interrate
possibilitpossibilitàà nei siti industriali e commerciali di non nei siti industriali e commerciali di non interrompere le attivitinterrompere le attivitàà produttive durante la bonificaproduttive durante la bonifica
possibilitpossibilitàà di intervenire anche a profonditdi intervenire anche a profonditàà elevateelevate
OverviewOverview
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG3
Trattamenti Trattamenti inin--situsitu -- SvantaggiSvantaggi
applicabilitapplicabilitàà a a terreniterreni relativamente relativamente omogenei e omogenei e permeabilipermeabili
possibile necessitpossibile necessitàà di di tempi lunghitempi lunghi per il per il completamento dei processi, con aggravio dei costicompletamento dei processi, con aggravio dei costi
difficoltdifficoltàà nel garantire una nel garantire una efficace interazioneefficace interazione tra tra agente decontaminante e contaminanti di diversa agente decontaminante e contaminanti di diversa natura e stato fisiconatura e stato fisico
possibilitpossibilitàà di di reazioni indesideratereazioni indesiderate tra agente tra agente decontaminante e inquinanti, con effetti di decontaminante e inquinanti, con effetti di reboundrebound per per taluni contaminantitaluni contaminanti
difficoltdifficoltàà nell'assicurare che il trattamento sia stato nell'assicurare che il trattamento sia stato pienamente efficace e necessitpienamente efficace e necessitàà di di prolungate attivitprolungate attivitàà di di monitoraggiomonitoraggio
OverviewOverview
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Trattamenti on site/off siteTrattamenti on site/off site
Rispetto alle tecniche di trattamento inRispetto alle tecniche di trattamento in--situ, quelle onsitu, quelle on--site/offsite/off--site consentono un site consentono un controllo diretto del processocontrollo diretto del processo e e degli effettivi risultati conseguiti con l'interventodegli effettivi risultati conseguiti con l'intervento
SvantaggiSvantaggi
costicosti in generale piin generale piùù elevati elevati
rischirischi per i per i lavoratorilavoratori e l'ambiente connessi alle e l'ambiente connessi alle operazioni di escavazione e trasportooperazioni di escavazione e trasporto
bassa accettabilitbassa accettabilitàà pubblicapubblica
difficoltdifficoltàà nel intervenire su contaminazioni profondenel intervenire su contaminazioni profonde
OverviewOverview
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SOMMARIOSOMMARIO
OverviewOverview
Tecnologie per i suoliTecnologie per i suoli
Tecnologie per gli acquiferiTecnologie per gli acquiferi
Criteri di decisioneCriteri di decisione
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie per la bonifica dei suoliTecnologie per la bonifica dei suoli
SoilSoil--washingwashingSoilSoil--flushingflushingSoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtractionBioVentingBioVentingBiopileBiopileLandfarmingLandfarmingFitoFito--depurazionedepurazioneDesorbimentoDesorbimento
termicotermicoInertizzazioneInertizzazioneIncapsulamentoIncapsulamento
Sommario dei processiSommario dei processi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
PumpPump & & TreatTreatBioremediationBioremediation
IntrinsecaIntrinsecaIndottaIndotta
Barriere permeabili Barriere permeabili reattivereattive
IL PROCESSO
Il risanamento dei suoli contaminati mediante lavaggio
comprende i processi in cui i contaminanti sono rimossi dal
terreno mediante trasferimento in una fase liquida acquosa
(se addizionata di opportuni reagenti lavaggio chimico)
Con l'espressione soil-washing s'intendono
correntemente i soli processi on/off site
Con l'espressione soil-flushing si indicano invece i
processi di lavaggio che avvengono direttamente in situ
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SoilSoil--washingwashing
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--washingwashing
pretrattamentopretrattamento del terreno contaminatodel terreno contaminato
lavaggio ed estrazionelavaggio ed estrazione dei contaminanti: il dei contaminanti: il terreno terreno pretrattatopretrattato viene vibrato meccanicamente ed viene vibrato meccanicamente ed eventualmente miscelato con un agente eventualmente miscelato con un agente estraenteestraente((lavaggio chimicolavaggio chimico), per trasferire i contaminanti dalla ), per trasferire i contaminanti dalla fase solida a quella liquidafase solida a quella liquida
separazioneseparazione delle fasi (liquido delle fasi (liquido estraenteestraente/terreno): /terreno): i contaminanti, le particelle pii contaminanti, le particelle piùù fini del terreno (argille) fini del terreno (argille) ed i composti solubili seguono generalmente il flusso ed i composti solubili seguono generalmente il flusso liquido liquido torbidatorbida
postpost--trattamento torbida trattamento torbida (con altra tecnologia)(con altra tecnologia)
depurazionedepurazione agente agente estraenteestraente e ricircoloe ricircolo
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG4
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--washingwashing
Post-trattamento
torbida
Tramoggia di caricamento con Tramoggia di caricamento con nastro estrattore, nastro primario e nastro estrattore, nastro primario e sezione di sezione di dede--ferrizzazioneferrizzazioneprimariaprimaria
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--washingwashing
Nastro estrattoreNastro estrattore
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--washingwashing
PrevaglioPrevaglio rotanterotante
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--washingwashing
SfangatoreSfangatore
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--washingwashing
Vaglio separatore Vaglio separatore ghiaieghiaie
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--washingwashing
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG5
IdrocicloneIdrocicloneprimario e primario e secondariosecondario
(separazione (separazione sabbie e limi)sabbie e limi)
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--washingwashing
Separatore a spiraliSeparatore a spirali(frazione organica)(frazione organica)
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--washingwashing
Lavaggio chimico frazione Lavaggio chimico frazione finissimafinissima
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--washingwashing
Ispessimento Ispessimento fanghifanghi
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--washingwashing
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
Un'ampia varietUn'ampia varietàà di contaminanti possono essere rimossi di contaminanti possono essere rimossi dal terreno mediante il dal terreno mediante il soilsoil washingwashing, sia organici che , sia organici che inorganici, volatili e semivolatili: inorganici, volatili e semivolatili:
Idrocarburi aromatici e Idrocarburi aromatici e policiclicipoliciclici aromaticiaromatici
FenoliFenoli
Metalli pesantiMetalli pesanti
PCB, pesticidiPCB, pesticidi
Le efficienze di rimozione dipendono dalle caratteristiche Le efficienze di rimozione dipendono dalle caratteristiche del terrenodel terreno
Migliorabile con sequenza di lavaggio a differenti Migliorabile con sequenza di lavaggio a differenti dosi/tipologie di fluidi dosi/tipologie di fluidi estraentiestraenti lavaggio chimicolavaggio chimico
SoilSoil--washingwashing
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
APPLICABILITA’
Applicabile con buoni risultati a terreni sabbiosi
con basso contenuto di humus ed argilla, mentre
risulta inadatto per trattare quelli argillosi
Limite di convenienza per l'applicazione del
trattamento di lavaggio dei terreni come unico
processo
SoilSoil--washingwashing
percentuale di limi e argille non superiore al 30%
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG6
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
COSTI / TEMPI DI ESECUZIONE
Dipendono dalle concentrazioni – obiettivo e dal
numero di cicli di lavaggio necessari a raggiungerle
Mediamente attorno a 150 euro/tonn inclusa
l’escavazione
SoilSoil--washingwashing
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie per la bonifica dei suoliTecnologie per la bonifica dei suoli
SoilSoil--washingwashingSoilSoil--flushingflushingSoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtractionBioVentingBioVentingBiopileBiopileLandfarmingLandfarmingFitoFito--depurazionedepurazioneDesorbimentoDesorbimento
termicotermicoInertizzazioneInertizzazioneIncapsulamentoIncapsulamento
Sommario dei processiSommario dei processi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
PumpPump & & TreatTreatBioremediationBioremediation
IntrinsecaIntrinsecaIndottaIndotta
Barriere permeabili Barriere permeabili reattivereattive
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
IL PROCESSO
E’ la versione in-situ del soil-washing, ma è molto più
giovane come tecnologia e meno collaudata
Si realizza attraverso un sistema di pozzi di iniezione e di
pompaggio che immettono il fluido estraente all’interno del
non saturo e poi lo riportano in superficie
Il fluido riportato in superficie deve essere
successivamente trattato, prima di essere ricircolato o
scaricato in un recipiente finale (impianto di depurazione
industriale)
Tipicamente è una tecnologia non autonoma ma di
supporto a sistemi di pump&treat o di bioremediation
SoilSoil--flushingflushing
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--flushingflushing
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--flushingflushing
APPLICABILITA’
Preferibilmente deve essere applicato a contaminanti inorganici
Per contaminanti organici è molto meno efficace rispetto a tecnologie alternative
E’ necessario un perfetto controllo idraulico del sottosuolo, al fine di evitare migrazione di fluido al di fuori della porzione di sottosuolo sottoposta a lavaggio
E’ sconsigliata su matrici eterogenee e/o con permeabilità inferiori a 10-5 m/s
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSoilSoil--flushingflushing
TEMPI/COSTI
I tempi di esecuzione sono generalmente lunghi: sono
sempre necessari numerosi cicli di lavaggio per
raggiungere gli obiettivi di bonifica
I costi sono molto variabili e dipendenti dal volume di
terreno da trattare, dal numero di cicli di lavaggio, dalla
presenza o meno di fasi liquide oleose
In letteratura tecnica sono riportati costi da 30 euro/mc
a 250 euro/mc
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG7
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie per la bonifica dei suoliTecnologie per la bonifica dei suoli
SoilSoil--washingwashingSoilSoil--flushingflushingSoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtractionBioVentingBioVentingBiopileBiopileLandfarmingLandfarmingFitoFito--depurazionedepurazioneDesorbimentoDesorbimento
termicotermicoInertizzazioneInertizzazioneIncapsulamentoIncapsulamento
Sommario dei processiSommario dei processi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
PumpPump & & TreatTreatBioremediationBioremediation
IntrinsecaIntrinsecaIndottaIndotta
Barriere permeabili Barriere permeabili reattivereattive
IL PROCESSOIL PROCESSO
•• SVE o SVE o SoilSoil VentingVenting èè una collaudata tecnica di bonifica una collaudata tecnica di bonifica del non saturo contaminato da VOC e SVOCdel non saturo contaminato da VOC e SVOC
•• Viene eseguito a mezzo pozzi di estrazione/aria che Viene eseguito a mezzo pozzi di estrazione/aria che applicano una applicano una depressione nei pressi della sorgente depressione nei pressi della sorgente con lcon l’’ausilio di pompe a vuotoausilio di pompe a vuoto
•• Si induce il Si induce il desorbimentodesorbimento dei contaminanti dal terreno, dei contaminanti dal terreno, attraverso la loro vaporizzazione, ossia, il loro passaggio attraverso la loro vaporizzazione, ossia, il loro passaggio da fase liquida a fase gassosa, secondo quanto prescritto da fase liquida a fase gassosa, secondo quanto prescritto dalla legge di dalla legge di HenryHenry
•• EE’’ analogo ad un analogo ad un Pump&TreatPump&Treat per le acque sotterranee, per le acque sotterranee, ma ciò che viene estratto non ma ciò che viene estratto non èè acqua ma ariaacqua ma aria
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
IL PROCESSOIL PROCESSO
•• Nella configurazione tipica ai pozzi di estrazione si Nella configurazione tipica ai pozzi di estrazione si affiancano pozzi di ventilazione per:affiancano pozzi di ventilazione per:
favorire e dare omogeneitfavorire e dare omogeneitàà al processo di al processo di vaporizzazione dei VOC/SVOC vaporizzazione dei VOC/SVOC
stimolare la naturale stimolare la naturale biodegradazionebiodegradazione dei dei costituenti meno volatilicostituenti meno volatili
•• I pozzi di estrazione I pozzi di estrazione collettanocollettano e portano in superficie i e portano in superficie i contaminanti vaporizzati, fino ad un sistema di contaminanti vaporizzati, fino ad un sistema di abbattimento a carboni attivi, che filtra il rilascio in abbattimento a carboni attivi, che filtra il rilascio in atmosferaatmosfera
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
Pozzi di estrazione vapori
Pozzi di immissione aria
Soffianti
IL PROCESSOIL PROCESSO
•• Anche se il SVE interessa i contaminanti del non saturo Anche se il SVE interessa i contaminanti del non saturo èè buona norma estendere i pozzi dbuona norma estendere i pozzi d’’immissione e/o di immissione e/o di estrazione destrazione d’’aria fino alla superficie libera dellaria fino alla superficie libera dell’’acquifero, acquifero, per consentire processi integrati come:per consentire processi integrati come:
DualDual PhasePhase ExtractionExtraction, da realizzare coniugando SVE e , da realizzare coniugando SVE e P&TP&T o in modalito in modalitàà BIOSLURPINGBIOSLURPING
Bonifica contestuale Bonifica contestuale inin--situsitu del non saturo e della del non saturo e della falda, accoppiando SVE e Air falda, accoppiando SVE e Air SpargingSparging (AS)(AS)
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
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Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG8
DUAL PHASE EXTRACTIONDUAL PHASE EXTRACTION
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
Il recupero di LNAPL Il recupero di LNAPL èè pipiùù efficiente come vapori che efficiente come vapori che come liquidicome liquidi
Il pompaggio deprime lIl pompaggio deprime l’’acquifero in modo che il SVE acquifero in modo che il SVE possa agire sulla fase residua lasciata nel non saturo possa agire sulla fase residua lasciata nel non saturo compreso tra la posizione precedente e attuale della faldacompreso tra la posizione precedente e attuale della falda
Se estrazione di vapori e di liquidi avviene attraverso il Se estrazione di vapori e di liquidi avviene attraverso il medesimo pozzo di parla di BIOSLURPINGmedesimo pozzo di parla di BIOSLURPING
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
DUAL PHASE EXTRACTION
BIOSLURPING
SVE + ASSVE + AS
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
L’AS nell’acquifero innesca processi di volatilizzazione del prodotto libero surnatante, nonché la sua degradazione naturaleI vapori creati risalgono nel non saturo e qui vengono estratti e portati in superficie
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
Il SVE agisce efficacemente preferibilmente su:Il SVE agisce efficacemente preferibilmente su:
•• suoli omogenei e abbastanza permeabili (K > 10suoli omogenei e abbastanza permeabili (K > 10--5 m/s) e 5 m/s) e
umiditumiditàà < 50%< 50%
•• contaminanti volatili con contaminanti volatili con C<12 e C<12 e costante di costante di HenryHenry > 0.01> 0.01
I contaminanti su cui si riscontrano risultati ottimali sono:I contaminanti su cui si riscontrano risultati ottimali sono:
•• BTEX, BTEX, TricloroetileneTricloroetilene, , TetracloroetileneTetracloroetilene, , TricloroetanoTricloroetano
Risultati meno efficaci si riscontrano su altri distillati Risultati meno efficaci si riscontrano su altri distillati
petroliferi di tipo DNAPL petroliferi di tipo DNAPL (C>12),(C>12), meno volatili: meno volatili: eses., carburanti ., carburanti
diesel e oli mineralidiesel e oli minerali
Per volatilizzare i DNAPL occorre lPer volatilizzare i DNAPL occorre l’’insufflazione di aria calda, insufflazione di aria calda,
ma i costi della tecnologia diventano proibitivi ma i costi della tecnologia diventano proibitivi
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
Disturbo minimo sullDisturbo minimo sull’’area sottoposta a trattamento e area sottoposta a trattamento e
possibilitpossibilitàà di intervenire su grandi volumi a costi contenuti di intervenire su grandi volumi a costi contenuti
(compatibilmente con la permeabilit(compatibilmente con la permeabilitàà del terreno)del terreno)
ApplicabilitApplicabilitàà limitata a contaminanti volatili e a siti con limitata a contaminanti volatili e a siti con
soggiacenzasoggiacenza delldell’’acquifero superiore a 1 macquifero superiore a 1 m, poich, poichéé una una
umiditumiditàà eccessiva del non satura riduce la permeabiliteccessiva del non satura riduce la permeabilitàà alla alla
circolazione dellcircolazione dell’’ariaaria
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
Se lSe l’’acquifero acquifero èè superficiale (superficiale (soggiacenzasoggiacenza < 3 m) il SVE può < 3 m) il SVE può
essere realizzato non attraverso pozzi ma per mezzo di essere realizzato non attraverso pozzi ma per mezzo di
trincee, scavate appena sopra ltrincee, scavate appena sopra l’’oscillazione stagionale oscillazione stagionale
superiore della faldasuperiore della falda
Le trincee saranno riempite per circa 0Le trincee saranno riempite per circa 0--5 5 –– 0.8 0.8 mtmt di di
ghiaia, ove verranno allocate tubazione forate in materiale ghiaia, ove verranno allocate tubazione forate in materiale
plasticoplastico
La parte superiore delle trincee sarLa parte superiore delle trincee saràà riempite di argilla riempite di argilla
compatta, le tubazioni serviranno per immettere/estrarre ariacompatta, le tubazioni serviranno per immettere/estrarre aria
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
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Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG9
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSVE CON TRINCEESVE CON TRINCEE
Vista in sezione
Vista in pianta
Trincea di estrazione gas
Ghiaia + argillaTrincea di immissione aria
Ghiaia
Pompa a vuoto e carboni attivi
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
Se nella zona di SVE sono presenti edifici occorre evitare che iSe nella zona di SVE sono presenti edifici occorre evitare che i
vapori si raccolgano sotto la fondazione, poichvapori si raccolgano sotto la fondazione, poichéé potrebbero potrebbero
nascere rischi di esplosionenascere rischi di esplosione
In questo caso In questo caso èè buona norma installare pozzi di buona norma installare pozzi di
estrazione/immissione aria lungo il perimetro dellestrazione/immissione aria lungo il perimetro dell’’edificio e edificio e
allall’’interno di essointerno di esso
UnUn’’altra soluzione potrebbe essere laltra soluzione potrebbe essere l’’installazione di ventole in installazione di ventole in
eventuali piani semieventuali piani semi--interrati, ma non in zone con interrati, ma non in zone con
temperature invernali molto rigidetemperature invernali molto rigide
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
Pozzi di estrazione
ventole
Emissione in
atmosfera
TEMPI/COSTITEMPI/COSTI
I tempi di esecuzione sono difficilmente preventivabili, I tempi di esecuzione sono difficilmente preventivabili,
anche sulla base di implementazioni del processo su scala anche sulla base di implementazioni del processo su scala
pilotapilota
DallDall’’esperienza tuttavia emergono tempi di trattamento esperienza tuttavia emergono tempi di trattamento
che in condizioni ottimali sono molto contenuti: variabili da 2 che in condizioni ottimali sono molto contenuti: variabili da 2
mesi a 2 annimesi a 2 anni
Costi: da 20 a 50 euro per tonnellata di terreno Costi: da 20 a 50 euro per tonnellata di terreno
contaminatocontaminato
Rendimento Rendimento maxmax: 90%: 90%
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaSOIL VAPOR EXTRACTIONSOIL VAPOR EXTRACTION
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie per la bonifica dei suoliTecnologie per la bonifica dei suoli
SoilSoil--washingwashingSoilSoil--flushingflushingSoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtractionBioVentingBioVentingBiopileBiopileLandfarmingLandfarmingFitoFito--depurazionedepurazioneDesorbimentoDesorbimento
termicotermicoInertizzazioneInertizzazioneIncapsulamentoIncapsulamento
Sommario dei processiSommario dei processi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
PumpPump & & TreatTreatBioremediationBioremediation
IntrinsecaIntrinsecaIndottaIndotta
Barriere permeabili Barriere permeabili reattivereattive
IL PROCESSOIL PROCESSO
Se il SVE fa parte dei processi di rimozione fisica dei Se il SVE fa parte dei processi di rimozione fisica dei VOC/SVOC, la VOC/SVOC, la BioventingBioventing (BV) (BV) èè una tecnologia in una tecnologia in situsitu di di bioremediationbioremediation
Consiste nellConsiste nell’’immettere nel sottosuolo, oltre che aria, immettere nel sottosuolo, oltre che aria, colonie batterichecolonie batteriche selezionate e nutrientiselezionate e nutrienti, capaci di:, capaci di:
incrementare e ottimizzare la naturale attivitincrementare e ottimizzare la naturale attivitàà aerobica aerobica di di biodegradazionebiodegradazione di VOC e SVOCdi VOC e SVOC
minimizzare o eliminare al contempo la creazione di minimizzare o eliminare al contempo la creazione di vapori (un vapori (un pipingpiping di raccolta e smaltimento della fase di raccolta e smaltimento della fase volatile volatile èè tuttavia sempre consigliabile)tuttavia sempre consigliabile)
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOVENTINGBIOVENTING
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Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG10
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOVENTINGBIOVENTING
IL PROCESSOIL PROCESSO
SVE e BV sono tecnologie SVE e BV sono tecnologie integrabili e applicabili in sequenza integrabili e applicabili in sequenza sul non saturosul non saturo
nella prima fase per garantire la nella prima fase per garantire la messa in sicurezza del sito e il messa in sicurezza del sito e il recupero delle frazioni pirecupero delle frazioni piùù volatilivolatili
nella seconda fase per ridurre i nella seconda fase per ridurre i tempi e i costi di bonifica delle tempi e i costi di bonifica delle frazioni meno volatilifrazioni meno volatili
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOVENTINGBIOVENTING
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
La circolazione di aria necessaria La circolazione di aria necessaria èè molto modesta, rispetto molto modesta, rispetto al SVE: di conseguenza BV può essere applicata anche a mezzi al SVE: di conseguenza BV può essere applicata anche a mezzi relativamente meno permeabili (ma comunque omogenei)relativamente meno permeabili (ma comunque omogenei)
Contaminanti target sono i composti idrocarburici con C>12Contaminanti target sono i composti idrocarburici con C>12
Non sempre la BV risulta applicabile: Non sempre la BV risulta applicabile:
•• per ottenere rendimenti molto alti (abbattimento per ottenere rendimenti molto alti (abbattimento idrocarburi totali > 95%), lidrocarburi totali > 95%), l’’applicabilitapplicabilitàà deve essere deve essere attentamente valutata con una esperienza pilota (TEST attentamente valutata con una esperienza pilota (TEST RESPIROMETRICO)RESPIROMETRICO)
•• concentrazioni troppo alte possono essere tossiche per i concentrazioni troppo alte possono essere tossiche per i microorganismimicroorganismi
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOVENTINGBIOVENTING
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOVENTINGBIOVENTING
TEMPI/COSTITEMPI/COSTI
Tempi di esecuzione variabili da 6 mesi a 2 anniTempi di esecuzione variabili da 6 mesi a 2 anni
Costi variabili da 30 a 90 euro per tonnellata di Costi variabili da 30 a 90 euro per tonnellata di terreno contaminatoterreno contaminato
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie per la bonifica dei suoliTecnologie per la bonifica dei suoli
SoilSoil--washingwashingSoilSoil--flushingflushingSoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtractionBioVentingBioVentingBiopileBiopileLandfarmingLandfarmingFitoFito--depurazionedepurazioneDesorbimentoDesorbimento
termicotermicoInertizzazioneInertizzazioneIncapsulamentoIncapsulamento
Sommario dei processiSommario dei processi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
PumpPump & & TreatTreatBioremediationBioremediation
IntrinsecaIntrinsecaIndottaIndotta
Barriere permeabili Barriere permeabili reattivereattive
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
IL PROCESSOIL PROCESSO
Quando il suolo Quando il suolo èè poco permeabile o la distribuzione dei poco permeabile o la distribuzione dei contaminanti contaminanti èè molto eterogenea, molto eterogenea, èè necessario adottare necessario adottare un trattamento biologico che opera sul materiale un trattamento biologico che opera sul materiale preliminarmente preliminarmente escavatoescavato (intervento on site)(intervento on site)
Una volta rimosso, il terreno deve essere vagliato per Una volta rimosso, il terreno deve essere vagliato per rimuovere le parti pirimuovere le parti piùù grossolane (sassi, laterizi, radici), grossolane (sassi, laterizi, radici), ed eventualmente arato/triturato in modo da creare una ed eventualmente arato/triturato in modo da creare una massa omogeneamassa omogenea
Per migliorare la permeabilitPer migliorare la permeabilitàà del materiale rimosso e del materiale rimosso e prepre--trattatotrattato si aggiungono i cosiddetti materiali si aggiungono i cosiddetti materiali ““bulkingbulkingagentsagents”” soffici, tipo segaturasoffici, tipo segatura
BIOPILEBIOPILE
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Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG11
IL PROCESSOIL PROCESSO
Il materiale viene depositato in cumuli che costituiranno Il materiale viene depositato in cumuli che costituiranno le cosiddette le cosiddette ““biopilebiopile””, in cui verr, in cui verràà stimolata lstimolata l’’azione delle azione delle colonie batteriche autoctonecolonie batteriche autoctone
AllAll’’interno di ogni cumulo si dispongono tubazioni che interno di ogni cumulo si dispongono tubazioni che immettono/estraggono aria (eventualmente calda, per immettono/estraggono aria (eventualmente calda, per mantenere costanti i rendimenti di degradazione quando la mantenere costanti i rendimenti di degradazione quando la temperatura si abbassa); ltemperatura si abbassa); l’’aria estratta viene mandata in aria estratta viene mandata in un impianto di abbattimento prima del rilascio in atmosferaun impianto di abbattimento prima del rilascio in atmosfera
Al di sopra della Al di sopra della biopilabiopila deve essere predisposto un deve essere predisposto un sistema di microsistema di micro--irrigazione per controllare lirrigazione per controllare l’’umiditumiditàà e e distribuire nutrienti (es. N azoto)distribuire nutrienti (es. N azoto)
La La biopilabiopila viene quindi coperta con un manto viene quindi coperta con un manto impermeabileimpermeabile
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
BIOPILEBIOPILE
Il ciclo Il ciclo tipicotipico
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
BIOPILEBIOPILE
Altezza max = 5-6 m
Attraverso il controllo di:Attraverso il controllo di:
•• temperatura (20temperatura (20°°--4040°°))
•• pHpH (6.5 (6.5 –– 7.5)7.5)
•• umiditumiditàà (18(18--23%)23%)
•• rapporto C:N (9:1) rapporto C:N (9:1)
•• rapporto Orapporto O22 immesso e immesso e COCO22 prodotta, prodotta,
si controllano le cinetiche di si controllano le cinetiche di degradazione complessive degradazione complessive come normalmente non come normalmente non èèpossibile fare nei trattamenti possibile fare nei trattamenti biologici in biologici in situsitu
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
bioreattoribioreattori
Sistema di areazione
Copertura con telo
BIOPILEBIOPILE
BiopilaBiopilapilotapilota
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
BIOPILEBIOPILE
PipingPiping
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
BIOPILEBIOPILE
Escavazione Escavazione e ammassoe ammasso
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
BIOPILEBIOPILE
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG12
BiopilaBiopila in in esercizioesercizio
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
BIOPILEBIOPILE
Vista Vista dd’’insiemeinsieme
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
BIOPILEBIOPILE
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
Applicabile ad una grande varietApplicabile ad una grande varietàà di VOC, SVOC, di VOC, SVOC, alogenati e non alogenati, C<12, C>12alogenati e non alogenati, C<12, C>12
Necessaria buona permeabilitNecessaria buona permeabilitàà dei cumuli: tuttavia il dei cumuli: tuttavia il prepre--trattamentotrattamento con vagliatura, aratura o con vagliatura, aratura o trituraturatrituratura del del terreno consente di intervenire anche su matrici terreno consente di intervenire anche su matrici inizialmente poco permeabiliinizialmente poco permeabili
Poco efficace per concentrazioni di idrocarburi totali Poco efficace per concentrazioni di idrocarburi totali
TPH > 50TPH > 50’’000 mg/000 mg/KgSSKgSS
La compresenza di metalli pesanti può inibire la La compresenza di metalli pesanti può inibire la crescita battericacrescita batterica
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
BIOPILEBIOPILE
TEMPI/COSTITEMPI/COSTI
Rendimenti Rendimenti maxmax = 95%= 95%
Tempi di esecuzione: da 6 mesi a 2 anniTempi di esecuzione: da 6 mesi a 2 anni
Costi variabili da 150 a 260 euro per Costi variabili da 150 a 260 euro per mcmc di terrenodi terreno
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
BIOPILEBIOPILE
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie per la bonifica dei suoliTecnologie per la bonifica dei suoli
SoilSoil--washingwashingSoilSoil--flushingflushingSoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtractionBioVentingBioVentingBiopileBiopileLandfarmingLandfarmingFitoFito--tecnologietecnologieDesorbimentoDesorbimento
termicotermicoInertizzazioneInertizzazioneIncapsulamentoIncapsulamento
Sommario dei processiSommario dei processi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
PumpPump & & TreatTreatBioremediationBioremediation
IntrinsecaIntrinsecaIndottaIndotta
Barriere permeabili Barriere permeabili reattivereattive
IL PROCESSOIL PROCESSO
Tecnologia del tutto simile alle Tecnologia del tutto simile alle biopilebiopile, ma pi, ma piùù anziana anziana rispetto a questa ultima per la bonifica di terreni rispetto a questa ultima per la bonifica di terreni contaminati da costituenti degli idrocarburicontaminati da costituenti degli idrocarburi
Elementi di differenziazione dalle Elementi di differenziazione dalle biopilebiopile sono:sono:
•• altezza massima dei cumuli = 1.5 maltezza massima dei cumuli = 1.5 m
•• ll’’intervento di colonie batteriche selezionateintervento di colonie batteriche selezionate
•• ll’’aggiunta aggiunta stepstep byby stepstep del terreno contaminato, in del terreno contaminato, in funzione della cinetica di degradazionefunzione della cinetica di degradazione
•• ll’’assenza di copertura con manto in plasticaassenza di copertura con manto in plastica
•• ll’’assenza di assenza di pipingpiping interno per il interno per il collettamentocollettamento dei dei vapori e per immettere aria (AERAZIONE PER vapori e per immettere aria (AERAZIONE PER ARATURA)ARATURA)
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
LANDFARMINGLANDFARMING
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG13
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
LL’’applicabilitapplicabilitàà èè analoga a quelle delle analoga a quelle delle biopilebiopile
Tuttavia il Tuttavia il landfarminglandfarming ha alcune controindicazioni in ha alcune controindicazioni in pipiùù::
•• èè necessario poter disporre di unnecessario poter disporre di un’’area vasta per area vasta per poter implementare il trattamentopoter implementare il trattamento
•• componenti volatili dovrebbero essere componenti volatili dovrebbero essere pretrattatepretrattate, , poichpoichéé la volatilizzazione durante il la volatilizzazione durante il landfarminglandfarming non non èècontrollata e potrebbe interessare altri siti limitroficontrollata e potrebbe interessare altri siti limitrofi
•• èè poco efficienti nella degradazione dei costituenti poco efficienti nella degradazione dei costituenti idrocarburici piidrocarburici piùù pesantipesanti
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
LANDFARMINGLANDFARMING
TEMPI/COSTITEMPI/COSTI
I tempi di esecuzione in condizioni ottimali e sui I tempi di esecuzione in condizioni ottimali e sui
contaminanti target (VOC E SVOC leggeri o contaminanti target (VOC E SVOC leggeri o mediomedio--
pesantipesanti) variano da 6 mesi a 2 anni) variano da 6 mesi a 2 anni
Costi medi compresi tra 30Costi medi compresi tra 30--60 euro/tonnellata60 euro/tonnellata
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
LANDFARMINGLANDFARMING
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie per la bonifica dei suoliTecnologie per la bonifica dei suoli
SoilSoil--washingwashingSoilSoil--flushingflushingSoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtractionBioVentingBioVentingBiopileBiopileLandfarmingLandfarmingFitoFito--tecnologietecnologieDesorbimentoDesorbimento
termicotermicoInertizzazioneInertizzazioneIncapsulamentoIncapsulamento
Sommario dei processiSommario dei processi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
PumpPump & & TreatTreatBioremediationBioremediation
IntrinsecaIntrinsecaIndottaIndotta
Barriere permeabili Barriere permeabili reattivereattive
IL PROCESSOIL PROCESSO
Tecnologie di bonifica che fanno uso di specifiche proprietTecnologie di bonifica che fanno uso di specifiche proprietààdella vegetazione per il trattamento in situ di suoli della vegetazione per il trattamento in situ di suoli contaminaticontaminati
Sono efficaci essere applicata sia in presenza di Sono efficaci essere applicata sia in presenza di contaminanti inorganici, quali i metalli pesanti, mediante contaminanti inorganici, quali i metalli pesanti, mediante processi di estrazione o stabilizzazione, sia in presenza di processi di estrazione o stabilizzazione, sia in presenza di contaminanti organici, mediante processi di degradazionecontaminanti organici, mediante processi di degradazione
L'applicazione piL'applicazione piùù interessante interessante èè quella per i siti quella per i siti contaminati da metalli pesanti, poichcontaminati da metalli pesanti, poichéé alcune piante hanno alcune piante hanno elevate capacitelevate capacitàà di accumulazione e di assorbimento, che le di accumulazione e di assorbimento, che le rendono in grado di assumere in modo selettivo i metalli rendono in grado di assumere in modo selettivo i metalli pesanti dal terrenopesanti dal terreno
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
IL PROCESSOIL PROCESSO
Congiunto di diversi processi che sfruttano le capacitCongiunto di diversi processi che sfruttano le capacitààmetaboliche delle piante e che, a seconda delle specie vegetali metaboliche delle piante e che, a seconda delle specie vegetali e dei contaminanti coinvolti, possono essere sequenziali e dei contaminanti coinvolti, possono essere sequenziali ll’’un un ll’’altro oppure verificarsi parzialmente o isolatamentealtro oppure verificarsi parzialmente o isolatamente
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
FitoFito--stabilizzazionestabilizzazione
RizoRizo--degradazionedegradazione
FitoFito--accumulazioneaccumulazione
FitoFito--degradazionedegradazioneFitoFito--evaporazioneevaporazione
Inorganici/Organici Organici
Fito-estrazione
FitoFito--estrazioneestrazione
FitoFito--stabilizzazionestabilizzazione
EE’’ il primo meccanismo il primo meccanismo che regola lche regola l’’interazione interazione pianta pianta –– contaminante contaminante nella nella rizosferarizosfera (terreno (terreno interessato dallinteressato dall’’apparato apparato radicale delle piante)radicale delle piante)
Agisce essenzialmente Agisce essenzialmente sulla mobilitsulla mobilitàà dei dei contaminanti, contaminanti, riducendone la riducendone la biodisponibilitbiodisponibilitàà
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG14
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--stabilizzazionestabilizzazione nelle nelle rizosferarizosfera
Accumulazione, immobilizzazione,
precipitazione dei contaminanti a cura delle proteine e degli enzimi (essudati) prodotti
dall’apparato radicale
Adsorbimento dei contaminanti direttamente
sulla superficie dell’apparato radicale
Absorption/precipitazione dei contaminanti all’interno della
membrana radicale
FitoFito--accumulazioneaccumulazione
FitoFito--tecnologietecnologie
FitoFito--accumulazioneaccumulazioneEE’’ il meccanismo su cui si il meccanismo su cui si basa la basa la fitofito--estrazioneestrazionedi metalli pesanti da suoli di metalli pesanti da suoli contaminati.contaminati.
In particolare alcune In particolare alcune specie vegetali dette specie vegetali dette iperaccumulatriciiperaccumulatrici, dopo , dopo la la fitofito--stabilizzazionestabilizzazione nella nella rizosferarizosfera, trasferiscono i , trasferiscono i metalli nel fusto ed metalli nel fusto ed eventualmente nelle foglieeventualmente nelle foglie
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
FitoFito--accumulazioneaccumulazione
Diversi metalli (Zn, Se, Mn, ecc.), del resto, sono elementi essenziali per la vita vegetale e quindi vengono naturalmente assorbiti come nutrienti da tutte le specie vegetali
Tuttavia le soglie di fito-tossicità sono molto diverse da specie a specie
Le specie iperaccumulatrici sono caratterizzate da un elevata soglia di fito-tossicità poiché:
• hanno capacità metaboliche che le rendono in grado di assumere in modo selettivo i metalli pesanti dal terreno
• hanno sviluppato una naturale diversità genetica per sopravvivere anche in presenza di elevate concentrazioni di metalli tossici a basse dosi
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
FitoFito--evaporazioneevaporazione•• EE’’ il meccanismo della il meccanismo della catena con cui si può catena con cui si può idealmente chiudere idealmente chiudere ll’’applicazione di una applicazione di una fitofito--tecnologiatecnologia
•• LL’’opportuna opportuna speciazionespeciazionechimica per la chimica per la volatilizzazione può avvenire volatilizzazione può avvenire nella nella rizosferarizosfera o nel corpo o nel corpo della piantadella pianta
•• Funziona con contaminanti Funziona con contaminanti organici ma anche con certi organici ma anche con certi contaminanti inorganici (Hg, contaminanti inorganici (Hg, Se, Se, AsAs))
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
Basse concentranzioni o forme meno tossiche. Es. Tabacco
da metil-mercurio a mercurio
RizoRizo--degradazionedegradazione
Degradazione contaminanti Degradazione contaminanti organiciorganici da parte di da parte di selezionate specie vegetaliselezionate specie vegetalinella nella rizosferarizosfera, ad opera di , ad opera di proteine ed enzimi essudati proteine ed enzimi essudati dalle piante in possibile dalle piante in possibile connubio con specie connubio con specie microbiche o fungine microbiche o fungine presenti nel terreno presenti nel terreno
Agisce sulla forma chimica dei Agisce sulla forma chimica dei contaminanti, trasformandoli in contaminanti, trasformandoli in sostanze non tossiche o nutrienti per la sostanze non tossiche o nutrienti per la vegetazione vegetazione
EE’’ nota anche come nota anche come fitofito--stimolazionestimolazione
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
FitoFito--degradazionedegradazione
EE’’ simile alla simile alla rizorizo--degradazionedegradazione, ma comporta , ma comporta il trasferimento dei il trasferimento dei contaminanti e la completa contaminanti e la completa metabolizzazionemetabolizzazione nella parte nella parte aerea della pianta, con aerea della pianta, con processi di degradazione, processi di degradazione, mineralizzazione, mineralizzazione, immagazzinamento nei immagazzinamento nei tessuti vegetali ed, tessuti vegetali ed, eventualmente, eventualmente, volatilizzazione volatilizzazione nellnell’’atmosferaatmosfera
Funziona in determinate condizioni ambientali, Funziona in determinate condizioni ambientali, per selezionati contaminanti organici per selezionati contaminanti organici (benzene, toluene, (benzene, toluene, etilbenzeneetilbenzene, , xylenexylene))
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG15
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
XXCapacità esplorative dell'apparato radicale
XXAdattabilità alle condizioni climatiche
XXElevata velocità di crescita
XElevata produttività
XAccumulo di metalli nell'apparato radicale
XAccumulo di metalli nella parte aerea
XElevato accumulo di metalli
XXTolleranza ai contaminanti
FITOESTRAZIONE
FITOSTABILIZZAZDescrizione
La specie vegetale viene selezionata in base ai parametri in tabella:
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
Applicabile su una grande varietApplicabile su una grande varietàà di contaminanti di contaminanti inorganici e organiciinorganici e organici
Particolarmente indicate nei siti contaminati di Particolarmente indicate nei siti contaminati di vaste vaste dimensionidimensioni, quando gli altri trattamenti richiederebbero , quando gli altri trattamenti richiederebbero costi molto alticosti molto alti
Minimo impatto sullMinimo impatto sull’’ambienteambiente
Efficaci come integrazioni di altre tecnologie, ad esempio Efficaci come integrazioni di altre tecnologie, ad esempio quando la copertura finale di un sito deve essere quando la copertura finale di un sito deve essere riri--vegetatavegetata, , o per il trattamento finale della quota residua dei o per il trattamento finale della quota residua dei contaminanti dopo altre procedure di bonificacontaminanti dopo altre procedure di bonifica
Processo piProcesso piùù promettente: promettente: fitoestrazionefitoestrazione di metallidi metalli
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
Necessario studio di trattabilitNecessario studio di trattabilitàà su scala pilota per su scala pilota per verificare velocitverificare velocitàà di assorbimento, soglia di di assorbimento, soglia di fitotossicitfitotossicitàà e e velocitvelocitàà di crescita delle piante selezionatedi crescita delle piante selezionate
Rendimenti migliorabili con, lRendimenti migliorabili con, l’’aggiunta di ammendanti nel aggiunta di ammendanti nel terreno (EDTA) terreno (EDTA) -- fitoestrazionefitoestrazione assistita assistita –– i quali i quali rendono biodisponibili i contaminanti con reazioni di rendono biodisponibili i contaminanti con reazioni di complessazionecomplessazione e e chelazionechelazione, favorendone la cattura nella , favorendone la cattura nella rizosferarizosfera
LL’’aggiunta di aggiunta di chelantichelanti, tuttavia, deve essere attentamente , tuttavia, deve essere attentamente valutata per non innescare processi di lisciviazione verso valutata per non innescare processi di lisciviazione verso ll’’acquiferoacquifero
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
necessari pinecessari piùù cicli di raccolta per completare un intervento cicli di raccolta per completare un intervento tempi lunghi tempi lunghi
difficile garantire crescita regolare della difficile garantire crescita regolare della biomassabiomassa in terreni in terreni con elevata contaminazione con elevata contaminazione sconsigliate per concentrazioni sconsigliate per concentrazioni contaminanti elevatecontaminanti elevate
non elevata profonditnon elevata profonditàà di azione dell'apparato radicaledi azione dell'apparato radicale
esigenza di smaltimento delle esigenza di smaltimento delle biomassebiomasse (incenerimento (incenerimento controllato, essiccamento, ecc.)controllato, essiccamento, ecc.)
COSTICOSTI
½½ ha per 0.50 cm di profonditha per 0.50 cm di profonditàà 6060––100.000 euro100.000 euro
smaltimento in discarica dello stesso volume di terreno smaltimento in discarica dello stesso volume di terreno
400.000 400.000 –– 1.700.000 euro1.700.000 euro
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
ProfonditProfonditàà rizosferarizosfera di varie specie di varie specie iperaccumulatriciiperaccumulatrici
4.5 mt
FitoFito--tecnologietecnologie
3 mt
Max profonditàdi trattamento
METALLI ACCUMULABILI: METALLI ACCUMULABILI: piombopiombo
•• pianta pianta poliannualepoliannuale•• periodo di attivo sviluppo : primavera periodo di attivo sviluppo : primavera ed estate ed estate •• altezza a piena maturazione di qualche altezza a piena maturazione di qualche metro metro •• profonditprofonditàà delle radici di circa 60 cm delle radici di circa 60 cm •• terreni con valori di terreni con valori di pHpH tra 5.2 e 7.3tra 5.2 e 7.3•• ambienti ad alta umiditambienti ad alta umiditàà•• temperatura minima : temperatura minima : ––33 33 °°CC
NOME SCIENTIFICO: NOME SCIENTIFICO: BrassicaBrassica oleraceaoleracea
RapaRapa
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG16
METALLI ACCUMULABILI:METALLI ACCUMULABILI:selenio, cadmio, zinco, piombo, mercurioselenio, cadmio, zinco, piombo, mercurio
•• pianta annuale pianta annuale •• periodo di attivo sviluppo : inverno e periodo di attivo sviluppo : inverno e primavera con lento tasso di crescita primavera con lento tasso di crescita •• altezza a piena maturazione di circa 120 cm altezza a piena maturazione di circa 120 cm •• profonditprofonditàà delle radici di circa 20 cmdelle radici di circa 20 cm•• terreni con valori di terreni con valori di pHpH tra 6 e 7.2tra 6 e 7.2•• ambienti moderatamente umidi ambienti moderatamente umidi •• temperatura minima : temperatura minima : ––8 8 °°C C
NOME SCIENTIFICO: NOME SCIENTIFICO: BrassicaBrassica NapusNapus
ColzaColza
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
NOME SCIENTIFICO: NOME SCIENTIFICO: BrassicaBrassica junceajuncea
METALLI ACCUMULABILI: METALLI ACCUMULABILI: selenio, cadmio, zinco, piombo, mercurio, selenio, cadmio, zinco, piombo, mercurio, nichel, rame, cromonichel, rame, cromo
•• pianta annuale pianta annuale •• periodo di attivo sviluppo : inverno e periodo di attivo sviluppo : inverno e primavera con lento tasso di crescitaprimavera con lento tasso di crescita•• altezza a piena maturazione di circa 120 altezza a piena maturazione di circa 120 cm cm •• profonditprofonditàà delle radici di circa 20delle radici di circa 20--30cm30cm•• terreni con valori di terreni con valori di pHpH tra 6 e 7.2tra 6 e 7.2•• ambienti moderatamente umidi ambienti moderatamente umidi •• temperatura minima : temperatura minima : ––8 8 °°CC
Senape Senape indianaindiana
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
METALLI ACCUMULABILI: METALLI ACCUMULABILI: piombo, cadmio, zincopiombo, cadmio, zinco
•• pianta acquatica che si trova sulle rive pianta acquatica che si trova sulle rive dei laghi e dei fiumi con correnti molto dei laghi e dei fiumi con correnti molto lente lente •• il periodo di fioritura il periodo di fioritura èè tra luglio e tra luglio e settembresettembre•• cresce in ambienti con esposizione alla cresce in ambienti con esposizione alla luce solare medioluce solare medio--alta fino ad unalta fino ad un’’altezza altezza di 45 cm e una larghezza di 45 cmdi 45 cm e una larghezza di 45 cm
NOME SCIENTIFICO: NOME SCIENTIFICO: EichorniaEichornia CrassipesCrassipes
GiacintoGiacinto
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
METALLI ACCUMULABILI: METALLI ACCUMULABILI: piombo, arsenico,cadmio, zincopiombo, arsenico,cadmio, zinco
•• pianta annuale con periodo di attivo pianta annuale con periodo di attivo sviluppo in estatesviluppo in estate•• altezza a piena maturazione di circa altezza a piena maturazione di circa 250 cm profondit250 cm profonditàà delle radici di circa delle radici di circa 3030--50 cm50 cm•• terreni con bassa fertilitterreni con bassa fertilitàà e valori di e valori di pHpH tra 5.5 e 7.8tra 5.5 e 7.8•• ambienti moderatamente umidiambienti moderatamente umidi•• temperatura minima : 11 temperatura minima : 11 °°CC
NOME SCIENTIFICO: NOME SCIENTIFICO: HelianthusHelianthus AnnusAnnus L.L.
GirasoleGirasole
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
METALLI ACCUMULABILI: METALLI ACCUMULABILI: rame, cadmio, zincorame, cadmio, zinco
•• pianta annuale dalle foglie larghe pianta annuale dalle foglie larghe e isolatee isolate•• necessita una necessita una prepre--coltivazionecoltivazione in in serra per almeno 3serra per almeno 3--4 mesi4 mesi•• quando le piantine sono alte circa quando le piantine sono alte circa 4040--45 cm il tabacco 45 cm il tabacco èè pronto per pronto per essere trapiantato nei campi. essere trapiantato nei campi. •• la raccolta può essere fatta dopo la raccolta può essere fatta dopo circa tre mesicirca tre mesi
NOME SCIENTIFICO: NOME SCIENTIFICO: NicotianaNicotiana tabacumtabacum
TabaccoTabacco
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
METALLI ACCUMULABILI:METALLI ACCUMULABILI:piombo, zincopiombo, zinco
•• pianta annuale con periodo di pianta annuale con periodo di attivo sviluppo in estateattivo sviluppo in estate•• altezza a piena maturazione altezza a piena maturazione di circa 240 cm di circa 240 cm •• profonditprofonditàà delle radici di circa delle radici di circa 20 cm20 cm•• terreni con alta fertilitterreni con alta fertilitàà e e valori di valori di pHpH tra 5.5 e 7.5tra 5.5 e 7.5•• ambienti altamente umidi ambienti altamente umidi •• temperatura minima : 0 temperatura minima : 0 °°CC
NOME SCIENTIFICO: Zea NOME SCIENTIFICO: Zea maysmays LLMaisMais
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG17
METALLI ACCUMULABILI: METALLI ACCUMULABILI: zinco, nichel,cadmio, piombozinco, nichel,cadmio, piombo
•• pianta perenne pianta perenne •• periodo di attivo sviluppo in inverno e periodo di attivo sviluppo in inverno e primavera con lento tasso di crescita primavera con lento tasso di crescita •• altezza a piena maturazione di circa 50 cmaltezza a piena maturazione di circa 50 cm•• profonditprofonditàà delle radici di circa 20 cmdelle radici di circa 20 cm••terreni con media fertilitterreni con media fertilitàà e valori di e valori di pHpH tra tra 6 e 7.26 e 7.2•• ambienti moderatamente umidi ambienti moderatamente umidi •• temperatura minima : temperatura minima : ––8 8 °°CC
NOME SCIENTIFICO: NOME SCIENTIFICO: ThlaspiThlaspi caerulescenscaerulescensErba storna alpinaErba storna alpina
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
METALLI ACCUMULABILI: METALLI ACCUMULABILI: cadmio, rame, piombo, nichel e zinco.cadmio, rame, piombo, nichel e zinco.
•• ortaggio originario della Cina e del ortaggio originario della Cina e del Giappone con radici commestibili di diverso Giappone con radici commestibili di diverso colore (rosso, bianco, verde) colore (rosso, bianco, verde) •• pianta annuale con un ciclo vegetativo pianta annuale con un ciclo vegetativo molto brevemolto breve•• cresce bene nei terreni sciolti con alto cresce bene nei terreni sciolti con alto contenuto di sostanza organicacontenuto di sostanza organica•• la semina della pianta deve essere fatta nel la semina della pianta deve essere fatta nel periodo tra febbraio e luglio nei primi due periodo tra febbraio e luglio nei primi due mesi la semina deve essere effettuata in un mesi la semina deve essere effettuata in un luogo protettoluogo protetto•• la raccolta avviene circa un mese dopo la la raccolta avviene circa un mese dopo la semina, quando le radici sono ben sviluppatesemina, quando le radici sono ben sviluppate
NOME SCIENTIFICO: Raphanus sativum-Cruciferae
RavanelloRavanello
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
Sperimentazione di fitotrattamento con Helianthusannuus di un suolo contaminato da idrocarburi pesanti
AMIAT S.p.A ha condotto una sperimentazioneper il trattamento di terreno contaminato daidrocarburi al Parco del Meisino - Torinoutilizzando una tecnica di fitotrattamento in situ
La sperimentazione è stata condotta lo scorsoanno nei mesi di luglio - ottobre 2006
rizodegradazione
fitodegradazionerizodegradazione
fitodegradazione
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
Il terreno da trattare
presentava:
• una contaminazione
superficiale da idrocarburi
pesanti C>12 (350 - 500
mg/kg)
• dei superamenti per
quanto riguarda i metalli
Cromo, Cobalto e Nichel
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
SEMINA E
IRRIGAZIONESEMINA E
IRRIGAZIONE
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
CRESCITA E
RACCOLTA (OTT 2006)CRESCITA E
RACCOLTA (OTT 2006)
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG18
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
RI-CAMPIONAMENTO
TERRENO DOPO
TRATTAMENTO
RI-CAMPIONAMENTO
TERRENO DOPO
TRATTAMENTO
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
Analisi dopo il trattamento – 24 ottobre 2006Analisi dopo il trattamento – 24 ottobre 2006
50 < 5 38 mg/Kg SS Idrocarburi pesanti C>12
2,5 2,55 % SS Carbonio organico totale
0,85 < 0,01 % Umidità residua a 40 °C18,06 15 % Umidità totale 105°C
120 199,5 202 mg/Kg SS Nichel
150 246,3 258,2 mg/Kg SS Cromo totale
20 30,6 23,9 mg/Kg SS Cobalto
187 165,5 g/Kg SS Scheletro U.M. Parametro
Limiti DM 471/99 verde pubblico
Camp. n. 2
Camp. n. 1
Campione Descrizione
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
FitoFito--tecnologietecnologie
Dai risultati delle analisi si evince che:
gli idrocarburi sono stati abbattuti efficacemente (riduzione 90 %)
• concentrazioni iniziali: 350 - 500 mg/kg
• concentrazioni finali: 5 - 40 mg/kg
i metalli non hanno subito delle riduzioni considerevoli, le cause
principali sono
• Causa possibile: scarsa crescita delle piante dovuta al periodo di
semina e alle caratteristiche pedologiche del terreno
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie per la bonifica dei suoliTecnologie per la bonifica dei suoli
SoilSoil--washingwashingSoilSoil--flushingflushingSoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtractionBioVentingBioVentingBiopileBiopileLandfarmingLandfarmingFitoFito--tecnologietecnologieDesorbimentoDesorbimento
termicotermicoInertizzazioneInertizzazioneIncapsulamentoIncapsulamento
Sommario dei processiSommario dei processi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
PumpPump & & TreatTreatBioremediationBioremediation
IntrinsecaIntrinsecaIndottaIndotta
Barriere permeabili Barriere permeabili reattivereattive
IL PROCESSOIL PROCESSO
Consiste nellConsiste nell’’asportare, vagliare e riscaldare il terreno asportare, vagliare e riscaldare il terreno contaminato, disposto allcontaminato, disposto all’’interno di una apposita camera di interno di una apposita camera di desorbimentodesorbimento, funzionante a temperature comprese tra , funzionante a temperature comprese tra 100100°°--600600°°
LL’’effetto sperato effetto sperato èè la separazione dei contaminanti dal la separazione dei contaminanti dal terreno per vaporizzazioneterreno per vaporizzazione
Dalla camera di Dalla camera di desorbimentodesorbimento i gas esausti vengono i gas esausti vengono collettaticollettati e raccolti in un sistema di trattamento, ove, dopo la e raccolti in un sistema di trattamento, ove, dopo la separazione del separazione del particolatoparticolato, vengono smaltiti in uno dei , vengono smaltiti in uno dei seguenti modi:seguenti modi:
per combustioneper combustione
per filtrazione su carboni attivi ed emissione in per filtrazione su carboni attivi ed emissione in atmatm
oppure oppure ricondensatiricondensati in forma liquidain forma liquida
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
DESORBIMENTO TERMICODESORBIMENTO TERMICO
IL PROCESSOIL PROCESSO
In base alla temperatura si distingue:In base alla temperatura si distingue:
desorbimentodesorbimento termico a basse temperature termico a basse temperature (100(100°°--300300°°))
desorbimentodesorbimento termico ad alte temperature termico ad alte temperature (300(300°°--600600°°))
Ad ogni modo il Ad ogni modo il desorbimentodesorbimento termico termico non va confusonon va confuso con con
ll’’incenerimento, poichincenerimento, poichéé ll’’obiettivo non obiettivo non èè la distruzione dei la distruzione dei
contaminanti ma il loro passaggio di fasecontaminanti ma il loro passaggio di fase
Nel Nel desorbimentodesorbimento termico ad alte temperature tuttavia termico ad alte temperature tuttavia èè
possibile avere possibile avere parziale ossidazione o pirolisiparziale ossidazione o pirolisi di qualche di qualche
frazione di contaminantifrazione di contaminanti
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
DESORBIMENTO TERMICODESORBIMENTO TERMICO
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG19
IL PROCESSOIL PROCESSO
Se i terreni da trattare sono Se i terreni da trattare sono troppo umiditroppo umidi (> 30%)(> 30%) èèconsigliabile una consigliabile una prepre--disidratazionedisidratazione al fine di ottimizzare il al fine di ottimizzare il rendimento della camera di rendimento della camera di desorbimentodesorbimento termicotermico
Particelle grossolane con dimensioni superiori a Particelle grossolane con dimensioni superiori a 4 cm4 cmdevono essere separate per vagliatura o in alternativa devono essere separate per vagliatura o in alternativa sottoposte a sottoposte a trituraturatrituratura, poich, poichéé sono capaci di limitare sono capaci di limitare ll’’efficienza del processoefficienza del processo
La cLa camera di amera di desorbimentodesorbimento può consistere in:può consistere in:
•• un forno rotanteun forno rotante
•• un forno a letto fluidoun forno a letto fluido
•• una camera di distillazioneuna camera di distillazione
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
DESORBIMENTO TERMICODESORBIMENTO TERMICO
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
DESORBIMENTO TERMICODESORBIMENTO TERMICO
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
DESORBIMENTO TERMICODESORBIMENTO TERMICO
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
DESORBIMENTO TERMICODESORBIMENTO TERMICO
Riscaldamento indirettoRiscaldamento indirettoIl processo avviene per scambio termico tra i sedimenti da bonificare e delle superfici metalliche che vengono riscaldate.meno fumi da smaltire, + contenute meno fumi da smaltire, + contenute le dimensioni del trattamento gasle dimensioni del trattamento gas
Riscaldamento direttoRiscaldamento direttoIl terreno viene riscaldato attraverso il contatto diretto con un vettore di calore.Questo può essere costituito da un tamburo rotante al cui interno viene bruciato un combustibile ausiliario+ fumi da smaltire+ fumi da smaltire
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
DESORBIMENTO TERMICODESORBIMENTO TERMICO
Impianto di desorbimentotermico installato per la bonifica della raffineria
AGIP ove è sorto il Nuovo Polo Fieristico di Milano
Rho-Pero
Impianto di desorbimentotermico installato per la bonifica della raffineria
AGIP ove è sorto il Nuovo Polo Fieristico di Milano
Rho-Pero
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
LL’’intero comparto degli inquinanti organici sono trattabili per intero comparto degli inquinanti organici sono trattabili per desorbimentodesorbimento termicotermico
Ad eccezione di mercurio e arsenico (ad alte temperature), i Ad eccezione di mercurio e arsenico (ad alte temperature), i metalli invece non possono essere trattati con questa metalli invece non possono essere trattati con questa tecnologia relativamente giovanetecnologia relativamente giovane
I processi a bassa temperatura si prestano per la bonifica di I processi a bassa temperatura si prestano per la bonifica di terreni contaminati da VOC e costituenti di vari carburantiterreni contaminati da VOC e costituenti di vari carburanti
I processi ad alta temperatura sono piI processi ad alta temperatura sono piùù indicati per: IPA, indicati per: IPA, PCB, PCP, pesticidiPCB, PCP, pesticidi
La tecnologia La tecnologia èè inefficace su contaminanti inorganiciinefficace su contaminanti inorganici
Le dimensioni dellLe dimensioni dell’’impianto sono sempre molto inferiori ad impianto sono sempre molto inferiori ad un impianto di incenerimentoun impianto di incenerimento
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
DESORBIMENTO TERMICODESORBIMENTO TERMICO
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG20
TEMPI/COSTITEMPI/COSTI
I rendimenti riscontrati sono elevatissimi (99%), ma I rendimenti riscontrati sono elevatissimi (99%), ma ll’’efficienza della tecnologia efficienza della tecnologia non dipende dai livelli di non dipende dai livelli di contaminazionecontaminazione
Fattori limitantiFattori limitanti delldell’’applicabilitapplicabilitàà o dello dell’’efficienza sono legati efficienza sono legati alla natura del terreno:alla natura del terreno:
elevata presenza di argille o limielevata presenza di argille o limi
elevata umiditelevata umiditàà
I tempi di raggiungimento degli obiettivi di bonifica per un I tempi di raggiungimento degli obiettivi di bonifica per un terreno non argilloso e non eccessivamente umido variano da 3 terreno non argilloso e non eccessivamente umido variano da 3 mesi a 1 annomesi a 1 anno
Costi dCosti d’’installazione modesti: installazione modesti: 2525--45 euro/45 euro/tonntonn
Costi dCosti d’’esercizio piesercizio piùù rilevanti: rilevanti: 2525––150 euro/150 euro/tonntonn
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
DESORBIMENTO TERMICODESORBIMENTO TERMICO
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie per la bonifica dei suoliTecnologie per la bonifica dei suoli
SoilSoil--washingwashingSoilSoil--flushingflushingSoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtractionBioVentingBioVentingBiopileBiopileLandfarmingLandfarmingFitoFito--tecnologietecnologieDesorbimentoDesorbimento
termicotermicoInertizzazioneInertizzazioneIncapsulamentoIncapsulamento
Sommario dei processiSommario dei processi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
PumpPump & & TreatTreatBioremediationBioremediation
IntrinsecaIntrinsecaIndottaIndotta
Barriere permeabili Barriere permeabili reattivereattive
IL PROCESSOIL PROCESSO
Nei trattamenti dNei trattamenti d’’inertizzazioneinertizzazione sono inclusi una serie di sono inclusi una serie di processi sia in processi sia in situsitu che onche on--site tendenti prevalentemente a site tendenti prevalentemente a ridurre ridurre la la mobilitmobilitàà dei contaminantidei contaminanti, prevenendo o limitando al , prevenendo o limitando al minimo il loro trasferimento nell'ambiente. minimo il loro trasferimento nell'ambiente.
LL’’inertizzazioneinertizzazione comprende due differenti tecnologiecomprende due differenti tecnologie
•• solidificazione/stabilizzazionesolidificazione/stabilizzazione
•• vetrificazionevetrificazione
Nel primo caso il terreno contaminato viene miscelato con Nel primo caso il terreno contaminato viene miscelato con leganti ed eventuali additivi chimicileganti ed eventuali additivi chimici, allo scopo di creare di una , allo scopo di creare di una matrice solida monolitica e chimicamente stabilematrice solida monolitica e chimicamente stabile
Nel secondo caso al suolo contaminato viene applicata una Nel secondo caso al suolo contaminato viene applicata una potente sorgente di energia elettrica, allo scopo di potente sorgente di energia elettrica, allo scopo di pirolizzarepirolizzare e e rendere inerti i contaminantirendere inerti i contaminanti
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
INERTIZZAZIONEINERTIZZAZIONE
IL PROCESSOIL PROCESSO
I processi di S/S possono costituire l'unica fase di I processi di S/S possono costituire l'unica fase di trattamento dei terreni contaminati, ovvero essere adottati trattamento dei terreni contaminati, ovvero essere adottati come trattamento finale dei residui solidi o liquidi derivanti dcome trattamento finale dei residui solidi o liquidi derivanti da a altri processi (per esempio di lavaggio)altri processi (per esempio di lavaggio)
Sono classificabili, a seconda dei reagenti utilizzati, in:Sono classificabili, a seconda dei reagenti utilizzati, in:
processi a base di processi a base di reagenti inorganicireagenti inorganici ((cementocemento, calce), calce)
processi a base di processi a base di reagenti organicireagenti organici (polimeri, resine)(polimeri, resine)
I meccanismi di fissazione dei contaminanti nella base I meccanismi di fissazione dei contaminanti nella base cementiziacementizia sono di tipo:sono di tipo:
•• chimicochimico
•• fisicofisico
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONESOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONE
IL PROCESSOIL PROCESSO
La La fissazione chimicafissazione chimica agisce essenzialmente sulla agisce essenzialmente sulla
diminuzione della solubilitdiminuzione della solubilitàà del contaminante, attraverso del contaminante, attraverso
meccanismi di:meccanismi di:
precipitazioneprecipitazione
complessazionecomplessazione
adsorbimentoadsorbimento
La La fissazione fisicafissazione fisica produce essenzialmente produce essenzialmente
iintrappolamentontrappolamento dei contaminanti (reattivi, non reattivi) dei contaminanti (reattivi, non reattivi)
all'interno della matrice all'interno della matrice cementiziacementizia
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONESOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONE
IL PROCESSOIL PROCESSO
La La precipitazione chimicaprecipitazione chimica dei contaminanti in una matrice dei contaminanti in una matrice cementiziacementizia si sviluppa secondo i seguenti si sviluppa secondo i seguenti stepssteps::
1. l'aggiunta di cemento fa aumentare la concentrazione 1. l'aggiunta di cemento fa aumentare la concentrazione di ioni calcio di ioni calcio CaCa+2+2
2. gli ioni calcio formano con gli anioni presenti sali con 2. gli ioni calcio formano con gli anioni presenti sali con scarsa solubilitscarsa solubilitàà
3. i sali scarsamente solubili precipitano facilmente e 3. i sali scarsamente solubili precipitano facilmente e quindi la solidificazione quindi la solidificazione èè favoritafavorita
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONESOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONE
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG21
IL PROCESSOIL PROCESSO
La La complessazionecomplessazione dei contaminanti si sviluppa in condizioni dei contaminanti si sviluppa in condizioni di di pHpH basico (come quelle che si creano con l'addizione del basico (come quelle che si creano con l'addizione del cemento):cemento):
i composti idrati semplici formano complessi insolubili i composti idrati semplici formano complessi insolubili (soprattutto alluminati) capaci di legare numerosi anioni (soprattutto alluminati) capaci di legare numerosi anioni ((alogenurialogenuri, NO, NO33--, MnO, MnO44--, ecc), ecc)
il silicato il silicato tricalcicotricalcico reagisce con ossidi e idrossidi di metalli reagisce con ossidi e idrossidi di metalli -- zinco, rame, cromo trivalente, ferro, nichel, manganese, zinco, rame, cromo trivalente, ferro, nichel, manganese, arsenico arsenico -- formando idrossidi complessiformando idrossidi complessi
i risultati di molteplici ricerche indicano che il processo i risultati di molteplici ricerche indicano che il processo stabilizationstabilization//solidificationsolidification può contribuire alla fissazione può contribuire alla fissazione chimica di chimica di PCBsPCBs, di IPA e di diossine, di IPA e di diossine
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONESOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONE
IL PROCESSOIL PROCESSO
L’ adsorbimento e un meccanismo d'importanza non trascurabile per bloccare i contaminanti nella matrice cementizia, atteso il fatto che all'idratazione del cemento si accompagna un notevole incremento della sua superficie specifica, particolarmente attiva per la presenza di silice
Ci sono, cioè, tutte le condizioni favorevoli per il verificarsi di reazioni di adsorbimento che portano, in genere, alla formazione di composti meno solubili.
Tipico è il legame covalente che si verifica tra l'ossigeno (anione legato al reticolo dei silicati) e forme cationiche i inquinanti inorganici
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONESOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONE
IL PROCESSOIL PROCESSO
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONESOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONE
IL PROCESSOIL PROCESSO
Le componenti impiantistiche utilizzate nei processi di Le componenti impiantistiche utilizzate nei processi di inertizzazioneinertizzazione a a base base cementiziacementizia, non si discostano molto da quelle comunemente , non si discostano molto da quelle comunemente adoperate per la preparazione del cemento, e comprendono.adoperate per la preparazione del cemento, e comprendono.
unitunitàà di stoccaggiodi stoccaggio del terreno contaminato e degli additivi di del terreno contaminato e degli additivi di processo processo
unitunitàà di di pretrattamentopretrattamento, finalizzata a:, finalizzata a:
1. rimuovere la frazione grossolana del terreno1. rimuovere la frazione grossolana del terreno
2. 2. additivareadditivare acqua e reagenti preliminari per omogeneizzare il teracqua e reagenti preliminari per omogeneizzare il ter--reno, aumentarne la lavorabilitreno, aumentarne la lavorabilitàà e far e far adsorbire l'eventuale frazione adsorbire l'eventuale frazione organicaorganica nociva per le successive fasi di nociva per le successive fasi di inertizzazioneinertizzazione
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONESOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONE
TRITURAZIONE E RE-IMMISSIONE
SMALTMENTO IN DISCARICA
IL PROCESSOIL PROCESSO
unitunitàà di miscelazionedi miscelazione: fase principale del processo, in cui i vari : fase principale del processo, in cui i vari
additivi vengono miscelati in proporzioni dipendenti dalle additivi vengono miscelati in proporzioni dipendenti dalle
caratteristiche del terreno contaminato, avendo cura di ridurre caratteristiche del terreno contaminato, avendo cura di ridurre le le
emissioni di composti volatili in atmosfera emissioni di composti volatili in atmosfera
area di posa in opera e di maturazionearea di posa in opera e di maturazione del terreno del terreno inertizzatoinertizzato: non : non
èè ammesso il deposito del terreno trattato prima di un prefissatoammesso il deposito del terreno trattato prima di un prefissato
periodo di maturazione (per lo piperiodo di maturazione (per lo piùù 28 giorni), che consente al 28 giorni), che consente al
prodotto di raggiungere elevate resistenze meccanicheprodotto di raggiungere elevate resistenze meccaniche
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONESOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONE
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
Contaminanti trattabili con efficienze elevateContaminanti trattabili con efficienze elevate
Metalli e inorganiciMetalli e inorganici
Contaminanti trattabili con efficienze accettabiliContaminanti trattabili con efficienze accettabili
PCB, pesticidiPCB, pesticidi
Contaminanti non trattabiliContaminanti non trattabili
VOC, SVOC, alogenati e nonVOC, SVOC, alogenati e non
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONESOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONE
N.B.N.B. Un singolo legante non Un singolo legante non èè sempre efficace per la sempre efficace per la
stabilizzazione di tutti gli inquinanti inorganici: può succederstabilizzazione di tutti gli inquinanti inorganici: può succedere, e,
infatti, che la mobilitinfatti, che la mobilitàà di una sostanza diminuisca mentre quella di di una sostanza diminuisca mentre quella di
unun’’altra aumentialtra aumenti
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG22
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
I contaminanti presenti nel terreno interferiscono con le reazionicontaminanti presenti nel terreno interferiscono con le reazionidi idratazione della base di idratazione della base cementiziacementizia, accelerandone o ritardandone il , accelerandone o ritardandone il processo di maturazione processo di maturazione
Di conseguenza, potranno essere alterate sia la compattezza e lDi conseguenza, potranno essere alterate sia la compattezza e la a permeabilitpermeabilitàà, sia le caratteristiche meccaniche del prodotto finale, sia le caratteristiche meccaniche del prodotto finale
In particolare, occorre valutare accuratamente la presenza di In particolare, occorre valutare accuratamente la presenza di VOC, SVOC, oli e grassi, che inibiscono le reazioni di presa, alVOC, SVOC, oli e grassi, che inibiscono le reazioni di presa, al fine di fine di dosare un opportuno additivo capace di adsorbire eventuali dosare un opportuno additivo capace di adsorbire eventuali composti organicicomposti organici
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONESOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONE
Additivi usatiAdditivi usati: silicati solubili, solfuri (ad esempio di sodio), materiali : silicati solubili, solfuri (ad esempio di sodio), materiali pozzolanicipozzolanici naturali o artificiali, sostanze adsorbenti (argille, zeoliti, naturali o artificiali, sostanze adsorbenti (argille, zeoliti, ... ) ... ) Additivi fluidificanti possono poi essere impiegati per tenere bAdditivi fluidificanti possono poi essere impiegati per tenere basso il rapporto asso il rapporto acqua/ cemento nell'impastoacqua/ cemento nell'impasto
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
In tutti i casi In tutti i casi èè necessario prevedere l'esecuzione di uno studio di necessario prevedere l'esecuzione di uno studio di
fattibilitfattibilitàà a scala pilota o dimostrativa, finalizzato all'individuazione a scala pilota o dimostrativa, finalizzato all'individuazione
dei parametri critici del processo e delle prestazioni del sistedei parametri critici del processo e delle prestazioni del sistema: ma:
tipologia e combinazione degli agenti stabilizzanti e degli addtipologia e combinazione degli agenti stabilizzanti e degli additivi itivi
da utilizzare; da utilizzare;
dosaggio ottimale di agenti stabilizzanti e additivi; dosaggio ottimale di agenti stabilizzanti e additivi;
necessitnecessitàà di di pretrattamentopretrattamento
modalitmodalitàà e tempi ottimali di miscelazione e di maturazione e tempi ottimali di miscelazione e di maturazione
eventuali emissioni liquide e gassose del processoeventuali emissioni liquide e gassose del processo
caratteristiche caratteristiche chimicochimico--fisichefisiche e meccaniche del prodotto finalee meccaniche del prodotto finale
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONESOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONE
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
SOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONESOLIDIFICAZIONE/STABILIZZAZIONE
120-200agenti pozzolanici,
reagenti liquidiSoliditech, Inc.
111-195silicati,
polimeri inorganiciInternational Waste
Technologies
95-205cemento Portland,
ceneri volanti,additivi brevettati
Hazcon, Inc.
42-80silicati solubiliChemfix technologies,
Inc.
COSTO ($/t)
REAGENTI, ADDITIVIPROCESSO
COSTICOSTI
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie per la bonifica dei suoliTecnologie per la bonifica dei suoli
SoilSoil--washingwashingSoilSoil--flushingflushingSoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtractionBioVentingBioVentingBiopileBiopileLandfarmingLandfarmingFitoFito--tecnologietecnologieDesorbimentoDesorbimento
termicotermicoInertizzazioneInertizzazioneIncapsulamentoIncapsulamento
Sommario dei processiSommario dei processi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
PumpPump & & TreatTreatBioremediationBioremediation
IntrinsecaIntrinsecaIndottaIndotta
Barriere permeabili Barriere permeabili reattivereattive
IL PROCESSOIL PROCESSO
EE’’ improprio parlare di bonifica, poichimproprio parlare di bonifica, poichéé trattasi di trattasi di
intervento di messa in sicurezza permanente, che non intervento di messa in sicurezza permanente, che non
interviene in alcun modo sui contaminantiinterviene in alcun modo sui contaminanti
In molte situazioni lIn molte situazioni l’’incapsulamento incapsulamento èè ll’’unica alternativa unica alternativa
praticabile, in termini di applicabilitpraticabile, in termini di applicabilitàà tecnico tecnico –– economicoeconomico
Tuttavia lTuttavia l’’incapsulamento non può essere considerata una incapsulamento non può essere considerata una
soluzione definitiva: nella progettazione riveste fondamentale soluzione definitiva: nella progettazione riveste fondamentale
importanza la prospettiva di completare limportanza la prospettiva di completare l’’intervento di intervento di
bonifica definitiva dellbonifica definitiva dell’’area mediante larea mediante l’’esportazione o la esportazione o la
neutralizzazione degli inquinantineutralizzazione degli inquinanti
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaINCAPSULAMENTOINCAPSULAMENTO
IL PROCESSOIL PROCESSO
In alcuni casi si In alcuni casi si
possono realizzare possono realizzare
semplici coperture semplici coperture
impermeabilizzanti (per impermeabilizzanti (per
limitare llimitare l’’infiltrazione infiltrazione
delle acque piovane) delle acque piovane)
eventualmente integrate eventualmente integrate
con con cinturazionicinturazioni
perimetrali perimetrali -- diaframmi diaframmi
plasticiplastici
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaINCAPSULAMENTOINCAPSULAMENTO
BARRIERA DI FONDO
BARRIERA VERTICALE
SOTTOSUOLOCONTAMINATO
COPERTURA
in altri casi in altri casi èè necessario prevedere necessario prevedere
incapsulamenti completi formati da incapsulamenti completi formati da
copertura, diaframmi laterali e sistemi di copertura, diaframmi laterali e sistemi di
isolamento del fondoisolamento del fondo
Corso Base di Siti ContaminatiLezione 6.A
Tecnologie di bonifica dei suoli
L6.A/PAG23
IL PROCESSOIL PROCESSO
I sistemi costruttivi utilizzati per la realizzazione di barrierI sistemi costruttivi utilizzati per la realizzazione di barriere e
sono:sono:
diaframmi plastici (teli in HDPE)diaframmi plastici (teli in HDPE)
diaframmi formati da palidiaframmi formati da pali
palancolepalancole in acciaioin acciaio
diaframma di elementi prefabbricati infissidiaframma di elementi prefabbricati infissi
iniezioni di additivi impermeabilizzanti (fanghi iniezioni di additivi impermeabilizzanti (fanghi
bentoniticibentonitici))
congelamento con azoto liquidocongelamento con azoto liquido
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaINCAPSULAMENTOINCAPSULAMENTO
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
Dipende dalle specifiche condizioni geotecniche e Dipende dalle specifiche condizioni geotecniche e
litologichelitologiche del sitodel sito
EE’’ difficile intervenire su contaminazioni profonde, difficile intervenire su contaminazioni profonde,
soprattutto se soprattutto se èè necessario realizzare il sottofondonecessario realizzare il sottofondo
La situazione ideale La situazione ideale èè quella in cui la contaminazione del quella in cui la contaminazione del
sito sito èè limitata al terreno (non interessa llimitata al terreno (non interessa l’’acquifero) e non acquifero) e non
va oltre 5va oltre 5--6 6 mtmt da p.c.da p.c.
COSTICOSTI
I costi sono variabili in funzione della litologia del sito e I costi sono variabili in funzione della litologia del sito e
della profonditdella profonditàà
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaINCAPSULAMENTOINCAPSULAMENTO
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 6.BTecnologie bonifiche per gli acquiferi
L6.B/PAG1
SOMMARIOSOMMARIO
OverviewOverview
Tecnologie per i suoliTecnologie per i suoli
Tecnologie per gli acquiferiTecnologie per gli acquiferi
Criteri di decisioneCriteri di decisione
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie per la bonifica dei suoliTecnologie per la bonifica dei suoli
SoilSoil--washingwashingSoilSoil--flushingflushingSoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtractionBioVentingBioVentingBiopileBiopileLandfarmingLandfarmingFitoFito--tecnologietecnologieDesorbimentoDesorbimento
termicotermicoInertizzazioneInertizzazioneIncapsulamentoIncapsulamento
PumpPump & & TreatTreatBioremediationBioremediation
IntrinsecaIntrinsecaIndottaIndotta
Barriere permeabili Barriere permeabili reattivereattive
Sommario dei processiSommario dei processi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
In un intervento di P&T, dopo aver rimosso la sorgente primaria, per intercettare i contaminanti in soluzione bisognerà:
• ubicare uno o più pozzi di pompaggio a valle idrogeologica rispetto alla sorgente secondaria
• stabilire un regime di pompaggi tali che la zona di cattura di ciascuno dei pozzi imponga a tutti gli inquinanti a monte di essere estratti, ossia
le linee di flusso provenienti da zone contaminate monte devono essere tutte convergenti nel pozzo
• predisporre un impianto di trattamento acque in superficie che consenta il successivo conferimento delle acque stesse in un recipiente finale
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Pozzo di ricarica
Sorgente
Impianto di trattamento
Pompaggi
La bonifica delle acque sotterranee con modalità convenzionali basate su pompaggi e ricariche è molto più difficile da conseguire rispetto al contenimento idrodinamico della sorgente
I tempi possono essere molto lunghi (5-50 anni) e le difficoltàaumentano in funzione di:
• Entità/tipologia sorgente primaria
• Caratteristiche e distribuzione dei contaminanti
• Caratteristiche geologiche
• Parametri idrodinamici
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
LNAPL DNAPL
Grande
Profonda
Bassa
Bassa
Alta
Volume grande
Durata lunga
Rilascio continuo
Disciolta/Gassosa
Piccolo
Superficiale
Fase
Volume mezzo contaminato
Profondità contaminazione
Distribuzione dei contaminanti
Alta
Alta
Bassa
Biodegradabilità
Volatilità
Adsorbibilità su superficie solida
Caratteristiche dei contaminanti
Volume piccolo
Durata breve
Rilascio finito
Natura del rilascio nel sottosuolo
Entità/tipologia sorgente primaria
SCALA DI DIFFICOLTA’ DI UN INTERVENTO DI BONIFICA DELL’ACQUIFERO BASATO SU POZZI DI POMPAGGIO/RICARICA
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Bassa (< 10-6 m/s)
Alta
Elevato
Complessa
Fine
Alta
Alta (> 10-4 m/s)
Bassa
Scarso
Conducibilità idraulica
Variabilità temporale
Flusso verticale
Parametri idrodinamici
Semplice
Grossa
Bassa
Stratigrafia
Tessitura
Eterogeneità
Caratteristiche geologiche
SCALA DI DIFFICOLTA’ DI UN INTERVENTO DI BONIFICA DELL’ACQUIFERO BASATO SU POZZI DI POMPAGGIO/RICARICA
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 6.BTecnologie bonifiche per gli acquiferi
L6.B/PAG2
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
La zona di cattura di un pozzo è la parte di acquifero che alimenta il pozzo stesso, ossia, la parte di acquifero che vienesollecitata dal pozzo a mutare la sua configurazione idrodinamica iniziale
La sua valutazione è di fondamentale importanza per la riuscita di un intervento di P&T
La forma e l’estensione della zona di cattura è funzione di:
Velocità dell’acquifero
Volume d’acqua estratto (e quindi durata del pompaggio)
Conducibilità idraulica
Zona di cattura
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
La zona di cattura di un pozzo in un acquifero privo di moto antecedente ai pompaggi (componente principale del moto) èperfettamente radiale
La componente principale, ossia il moto dell’acquifero in condizioni non perturbate, è in realtà sempre presente e conferisce asimmetria alla zona di cattura, sbilanciandola verso monte
All’aumentare della velocità della componente principale dell’acquifero si restringe la zona di cattura
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
In figura, per un acquifero omogeneo, isotropo, non confinato:
piezometria statica
piezometria stazionaria dopo 20 anni di pompaggio da un singolo pozzo
zona di cattura del pozzo
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
In figura, per un acquifero eterogeneo, anisotropo, non confinato:
distribuzione conducibilità idraulica
piezometria stazionaria dopo 20 anni di pompaggio da un singolo pozzo, stessa portata esempio precedente
zona di cattura del pozzo
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Javandel&Tsang (1986) hanno proposto un semplice metodo
grafico per valutare il numero, l’ubicazione, le portate di
prelievo, dei pozzi di pompaggio, basato sulla soluzione e
standardizzazione dell’equazione del moto stazionario per:
acquifero confinato di spessore B uniforme
componente principale del moto rettilinea uniforme
pompaggio da uno o più pozzi
pozzi completi
Valutazione della zona di cattura: metodo graficoValutazione della zona di cattura: metodo grafico
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Per il sistema descritto
la soluzione è data
dalla sovrapposizione
lineare delle soluzioni
stazionarie di moto
radiale convergente
verso un pozzo di
pompaggio e di moto
rettilineo uniforme
Vista in pianta linee di flusso
Vista in sezione della piezo-metrica
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛−±=xyarctg
BUQ
BUQy
π22 Equazione della linea di flusso di spartiacque
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 6.BTecnologie bonifiche per gli acquiferi
L6.B/PAG3
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Il metodo consente di valutare la massima estensione della zona di cattura, una volta scelta la configurazione di pompaggio, ed è valido anche per acquiferi freatici se gli abbassamenti indotti non sono significativi rispetto allo spessore saturo medio
Javandel&Tsang hanno fornito e
graficato la soluzione:
per diverse configurazioni di
pompaggio (uno, due, tre pozzi)
in funzione del parametro Q/BU
La linea di spartiacque identificata
da un dato valore di Q/BU delimita
la zona di cattura - tipo
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
In figura le linee di flusso
di una zona di cattura
delimitata da
Q/BU = 2000 m
U.M.
Q in (m3/s)
B in (m)
U in (m/s)
Punto singolare della linea di spartiacque è il punto di stagnazione, ossia, il punto da cui il flusso principale dell’acquifero si staglia dal flusso convergente al pozzo di pompaggio
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Nelle figure 3D si possono
apprezzare meglio:
l’intervento idrodinamico
del pozzo sulla componente
principale del moto
dell’acquifero
il significato idraulico del
punto di stagnazione
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Per un pozzo esiste un limite massimo di pompaggio dato dalla portata critica, ossia, la portata di prelievo a cui il pompaggio diventa tanto turbolento da compromettere la stabilità dell’opera di captazione
La portata critica deve essere definita con prova di portata a gradini e rientra nella valutazione dell’efficienza del pozzo
E’ buona norma fissare una portata di funzionamento nella regione di efficienza del pozzo non inferiore al 70-75% e comunque molto inferiori a quella critica
Qualora con un solo pozzo, funzionante alla massima portata realizzabile, non si riesce a intercettare tutto l’inquinante proveniente da monte, occorre passare ad un sistema a pozzi multipli
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Per un sistema a pozzi multipli è di fondamentale importanza valutare l’interasse tra i pozzi in maniera che:
ci sia sovrapposizione tra le zone di cattura al fine di evitare che quantità di inquinante possa passare in mezzo
ci sia una sovrapposizione ottimale, ossia, tale da garantire la minima interferenza tra i due pozzi e massimizzare i benefici
Sempre dallo studio di Javandel&Tsang, per un sistema a 2 pozzi l’interasse ottimale è:
BUQdπ
=2
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
La figura mostra la zona di cattura - tipo determinata da due pozzi con interasse ottimale, funzionanti con la medesima portata di esercizio, tale che:
)(800 mBUQ
=
L’equazione della spartiacque è:
BUQ
xdyarctg
xdyarctg
BUQy ±=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
+π2
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 6.BTecnologie bonifiche per gli acquiferi
L6.B/PAG4
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Analogamente, in figura si mostra la zona di cattura complessiva determinata da tre pozzi con interasse ottimale, dato da:
BUQd
π26.1
2 =
L’equazione della spartiacque è:
BUQ
xdyarctg
xdyarctg
xyarctg
BUQy 3
2±=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ −
+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +
+⎟⎠⎞
⎜⎝⎛+
π
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Con tutte le approssimazioni del caso, il metodo illustrato può essere applicato per una preview della zona di cattura necessaria al dimensionamento di un sistema P&T
1. Mappa del sito con scala identica a quella dei grafici
2. Sovrapposizione e identificazione della linea spartiacque necessaria alla cattura di tutto l’inquinante a monte, sulle curve-tipo valide per singolo pozzo
3. Calcolo di U = KgradH
4. Calcolo di Q invertendo Q/BU
Q/BU
Q può essere realizzata con singolo
pozzo?sì
no STOP
Valutare configurazione a
pozzi multipli
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Posto che si riesca a definire la configurazione capace di Posto che si riesca a definire la configurazione capace di intercettare tutta la massa inquinante, occorre:intercettare tutta la massa inquinante, occorre:
identificare lo schema di pompaggio piidentificare lo schema di pompaggio piùù efficace ed efficace ed efficiente.efficiente.
Si tratta di obiettivi contrastanti, poichSi tratta di obiettivi contrastanti, poichéé::
migliorare lmigliorare l’’efficacia efficacia significa ridurre i tempi di significa ridurre i tempi di recupero dellrecupero dell’’acquifero, ossia, incrementare le portate di acquifero, ossia, incrementare le portate di prelievoprelievo
migliorare lmigliorare l’’efficienza efficienza significa ridurre i costi di significa ridurre i costi di trattamento delle acque estratte, ossia, ridurre le portate trattamento delle acque estratte, ossia, ridurre le portate di prelievodi prelievo
Quello che si pone Quello che si pone èè un classico problema di ottimizzazione, ossia, un classico problema di ottimizzazione, ossia, definire il compromesso ideale tra obiettivi definire il compromesso ideale tra obiettivi confliggenticonfliggenti
tempi
costi
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
LL’’ottimizzazione di un sistema di ottimizzazione di un sistema di P&TP&T rappresenta una linea di rappresenta una linea di ricerca tuttora apertaricerca tuttora aperta
LL’’approccio piapproccio piùù avanzato avanzato èè costituito dal cosiddetto: costituito dal cosiddetto: SimulationSimulation//OptimizationOptimization ApproachApproach
basato sulla basato sulla modellazione numericamodellazione numerica del flusso e del trasporto del flusso e del trasporto in soluzione, in soluzione, integrataintegrata in una formulazione del problema in in una formulazione del problema in termini di termini di ottimizzazione lineare/non lineareottimizzazione lineare/non lineare
Approccio molto complesso
Un approccio più percorribile è basato sull’uso trial & error di modelli numerici ed analitici per cercare di trarre indicazioni di validitàgenerale sull’efficacia/efficienza di un prefissato schema di pompaggio/ricarica
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Gli studi che sono stati compiuti, in particolare negli anni Gli studi che sono stati compiuti, in particolare negli anni ’’80 80 e e ’’90, hanno concluso che lo schema di 90, hanno concluso che lo schema di P&TP&T ottimale ottimale dipende fortemente da condizioni sito dipende fortemente da condizioni sito –– specifiche, oltre che specifiche, oltre che dagli obiettivi e dai vincoli del problema.dagli obiettivi e dai vincoli del problema.
Tuttavia, dai vari test Tuttavia, dai vari test modellisticimodellistici che sono stati eseguiti, che sono stati eseguiti, èèstato possibile dedurre qualche considerazione di validitstato possibile dedurre qualche considerazione di validitààgeneralegenerale
Ad es. Ad es. SatkinSatkin & & BedientBedient (1988) hanno testato l(1988) hanno testato l’’efficacia di 7 efficacia di 7 diversi schemi di pompaggio/ricarica, per varie combinazioni diversi schemi di pompaggio/ricarica, per varie combinazioni di gradiente idraulico, abbassamento massimo, dispersivitdi gradiente idraulico, abbassamento massimo, dispersivitààdelldell’’acquifero.acquifero.
Nella slide successiva si riportano gli schemi testati da questiNella slide successiva si riportano gli schemi testati da questistudiosistudiosi
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Se è sufficiente un singolo pozzo ad intercettare la piuma d’inquinante dispersa nell’acquifero, gli studi di Satkin & Bedient indicano nel centro di nel centro di massa dellmassa dell’’inquinanteinquinante l’ubicazione più efficace del pozzo (in termini di tempi di recupero)
In queste condizioni, il posizionamento di ulteriori pozzi di pompaggio, sull’asse centrale del plume, non fa altro che accelerare il raggiungimento degli obiettivi di bonifica
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L6.B/PAG5
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Tuttavia, l’uso di soli pozzi di pompaggio può creare un problema se non si dispone nelle vicinanze di un recipiente finale in cui sversare le acque, dopo che queste siano state trattate
In queste condizioni, l’uso congiunto di pozzi di pompaggio e di ricarica può risolvere il problema dello smaltimento delle acque trattate, ottenendo tempi di recupero analoghi
9.19
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Fino all’approvazione del D.lvo 152/06 in Italia era vietato usare un acquifero sotterraneo come recipienti finali di acque trattate, a prescindere del fatto che si trattasse di acquifero usato a scopo idropotabile o meno
Il 152/06 prevede una deroga a questa disposizione:
nell’ambito di cicli di trattamento per la bonifica di un sito, se lo smaltimento di acque è utile al conseguimento degli obiettivi di bonifica, anche in Italia oggi è consentito re-immettere in acquifero le acque prelevate, dopo opportuno trattamento
Ciò apre una nuova prospettiva agli interventi di P&T, soprattutto se le caratteristiche iniziali delle acque sotterranee non sono quelle di un acqua potabile
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
L’uso di pozzi di ricarica, creando gradienti idraulici maggiori, riduce i tempi di recupero dell’acquifero, poiché i volumi di acqua estraibili dai pozzi di pompaggio saranno maggiori
Le configurazioni studiate sono:
1 pompaggio + 1 ricarica (doppietto)
1 pompaggio + 2 ricarica (3-spot)
1 pompaggio + 4 ricarica (5-spot)
9.19
doppio triangolo
la doppia cella
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Le conclusioni di validità generale desunte da Satkin & Bedient sono le seguenti:
Quando il gradiente idraulico dell’acquifero non èelevato, le configurazioni piùefficaci sono: il doppietto, la doppia cella, la 3-spot
Quando il gradiente idraulico è significativo, la tripletta centrale si dimostra la più efficace
9.19
La 5-spot si è dimostrata poco efficace sia per gradienti bassi che per gradienti alti
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Limitazioni del P&T
Le limitazioni più eclatanti di un intervento di P&T attengono gli
elevati tempi necessari al raggiungimento degli obiettivi di bonifica
Il monitoraggio delle concentra-
zioni durante operazioni di P&T ha
rivelato due fenomeni, che
determinano i tempi lunghi del
processo di bonifica:
“tailing” (fenomeno di
coda) dei contaminanti
“rebound” (fenomeno di
ritorno) dei contaminanti
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Fenomeno di codaL’efficacia del processo di rimozione dei contaminanti in soluzione in falda declina drasticamente dopo poco tempo, fino a stabilizzarsi su livelli molto modesti:
in una I fase, che dura poco tempo, la rimozione di contaminanti è molto efficace (rimozione di massa dal mezzo più permeabile)
le concentrazioni si stabilizzano su livelli residui la cui rimozione procede con efficacia molto minore e trend stabile (II fase rimozione diffusiva)
III
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 6.BTecnologie bonifiche per gli acquiferi
L6.B/PAG6
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
La figura illustra il fenomeno di “tailing” nel P&T, mettendo a confronto i risultati restituiti dall’equazione convettivo –dispersiva del trasporto in soluzione e le concentrazioni monitorate
Concentrazione C0 = 2600 µg/L
Dopo 100 ore di pompaggio: • 86% contaminante rimosso
• C100 = 360 µg/L
Dopo 200 ore di pompaggio:
• 91% contaminante rimosso con un incremento del 5% appena
• C200 = 230 µg/L con trend stabile
Il modello convettivo Il modello convettivo –– dispersivo inizialmente fornisce risultati dispersivo inizialmente fornisce risultati accurati, poi segnala un drastico declino delle concentrazioni caccurati, poi segnala un drastico declino delle concentrazioni che in he in realtrealtàà procede molto piprocede molto piùù gradualmentegradualmente
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Le concentrazioni residue dopo la I fase in genere sono superiori alle concentrazioni – obiettivo: la bonifica non è conseguita
Le operazioni di P&T devono continuare, ma l’efficacia sarà quella della fase II, molto bassa.
Ciò comporta la necessità di tempi lunghi per raggiungere le concentrazioni - obiettivo e completare l’intervento
Time (hr)
codaritorno
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Fenomeno di Ritorno
Dopo un certo periodo di pompaggio i piezometri di monitoraggio
evidenzieranno che si sono conseguiti gli obiettivi di bonifica, ossia,
che la concentrazione residua dei contaminanti disciolti è inferiore
alle concentrazioni – obiettivo
Ciò autorizza lo stop dei pompaggi
Tuttavia dopo poco tempo dallo stop dei pompaggi, gli stessi
piezometri di monitoraggio segnaleranno che le concentrazioni non
sono conformi e che i contaminanti in soluzione sono nuovamente al
di sopra della soglia ammissibile
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
La figura illustra il fenomeno di “rebound” nel P&T, mettendo a confronto i risultati restituiti dall’equazione convettivo –dispersiva del trasporto in soluzione e le concentrazioni monitorate
durante il pompaggio
nella fase di stop del pompaggio
Allo stop del pompaggio le concentrazioni tornano a incremntarsi
La concentrazione residua misurata allo stop è apparente
Il modello segnala concentrazioni molto diverse dalle reali
Time (hr)
codaritorno
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Le cause dei fenomeni di “tailing” e “rebound” dei contaminanti sono:
differenza di velocità idrica e di gradiente all’interno della zona di cattura di un pozzo
non omogenea partizione della contaminazione in funzione della porosità, con accumulo di contaminazione nella parte meno porosa dell’acquifero
cinetica di desorption dei contaminanti adsorbiti o precipitati sulla matrice solida
Inoltre
• differenti livelli di contaminazione iniziale determinano code di contaminazione stabilizzate su concentrazioni residue diverse
• la presenza di fasi liquide oleose complica il processo di rimozione
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Differenza di velocità idrica e di gradiente all’interno della zona di cattura di un pozzo
I tempi di percorrenza degli inquinanti verso il pozzo di pompaggio da zone periferiche della zona di cattura sono maggiori, poiché le velocità idriche ed i gradienti sono molto inferiori rispetto a quelli che si instaurano in prossimità del punto di pompaggio
Il recupero delle frazioni di contaminazione più lontane dal pozzo pertanto richiede tempi più lunghi
Arrestare il pompaggio significa affidare l’arrivo al pozzo di queste frazioni inquinanti alle velocità idriche pre-pompaggio, creando l’effetto rebound
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L6.B/PAG7
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Non omogenea partizione della contaminazione in funzione della porosità
Il pompaggio inizialmente rimuove le acque contaminate dalle porzioni di acquifero dotate di porosità maggiore (ghiaie e sabbie grosse)
Su eventuali frazioni fini (sabbie fini, limo) il pompaggio èmolto meno efficace e la solubilizzazione degli inquinanti ègovernata più da processi diffusivi che da processi convettivo –dispersivi
Gli inquinanti distribuiti nelle porzioni meno porose dell’acquifero possono essere recuperati molto più lentamente
Alternanze di lenti argillose abbassano ulteriormente l’efficacia dei pompaggi
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Cinetica di desorption dei contaminanti adsorbiti o precipitati sulla matrice solida
Il ritardo degli inquinanti determinato dall’interazione con la matrice solida allunga i tempi di diluizione in falda e quindi di recupero attraverso pompaggi
L’equilibrio tra sorbito/disciolto e precipitato/disciolto non èistantaneo: i tempi di recupero attraverso pompaggi sono condizionati dalle cinetiche di desorbimento delle fasi sorbite e di dissoluzione di quelle precipitate
Quando si arrestano i pompaggi, se non si è completato il recupero degli inquinanti, le fasi sorbite e/o precipitate residue tenderanno a diffondere in falda, per ritrovare l’equilibrio con la fase disciolta, ri -alimentando la contaminazione delle acque (rebound)
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Effetto della cinetica di desorption
Contact time
Maggiore è il coefficiente di distribuzione o partizione KD, KP
maggiore è il tempo necessario al desorbimento
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Livelli di concentrazione iniziali
Uno studio compiuto negli USA su 16 siti contaminati da LNAPL e trattati con P&T ha rivelato che:
nei siti in cui la concentrazione iniziale era superiore a 1000µg/L la fase di rimozione di massa riusciva ad avere rendimenti compresi tra il 90 e il 99%: cosicché la fase di stabilizzazione delle concentrazioni avrebbe dovuto prendere in carico frazioni di contaminazione inferiori al 10% del totale
nei siti in cui il livello di contaminazione iniziale era inferiore a 1000 µg/L la stabilizzazione delle concentrazioni si presentava prima, quando meno del 90% della contaminazione era stata rimossa
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Presenza di NAPL
La presenza di fasi liquide oleose rende più arduo raggiungere gli obiettivi di bonifica attraverso pompaggi, poiché:
le fasi oleose tendono ad accumularsi preferibilmente nelle porzioni meno porose dell’acquifero, ove la rimozione di massa non è efficace: per poterle rimuovere occorrerà attendere i tempi di desorption e di solubilizzazione
le fasi oleose leggere sono generalmente solubili e quindi parzialmente recuperabili in tempi brevi
le fasi oleose pesanti, tranne qualche eccezione (TCE, PCE), sono poco solubili e quindi del tutto refrattarie sia alla rimozione di massa che a quella diffusiva: il P&T in questo caso è del tutto inefficace
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Fenomeni di coda in funzione di differenti porosità e di differenti quadri litologici
Acquifero ghiaio –sabbioso stratificato
NO NAPL
Acquifero uniformemente ghiaio –sabbioso con lenti argillose
NO NAPL
t0
t1
t1
t0
t0
t2t2
Acquifero uniformemente ghiaio –sabbioso con NAPL
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Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Pompaggio intermittente
Per migliorare l’efficacia del P&T è stato proposto di eseguire
periodi di pompaggio intervallati da periodi di arresto dei pozzi
Gli obiettivi di questo approccio erano:
consentire agli inquinanti sorbiti e/o precipitati di
andare in soluzione durante le fasi di riposo
rendere disponibile una maggiore massa di inquinanti
per le fasi di pompaggio
evitare sprechi energetici nella fase di basso rendimento
dei pompaggi e operare sempre con efficienze elevate
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Pompaggio intermittente
Tuttavia, man mano che si procede con i cicli di attacco/stacco dei
pompaggi, la massa di inquinanti desorbibile diminuisce e i tempi di
stacco dovrebbero aumentare
Inoltre, occorre comunque garantire nelle fasi di riposo il blocco
idrodinamico degli inquinanti
Diversi studi sono stati compiuti per confrontare le performance del
pompaggio intermittente con quelle pompaggio continuo, a parità di
portata mediamente estratta
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Pompaggio intermittente
E’ stato possibile concludere che:
a parità di volume d’acqua estratto, il pompaggio intermittente non rimuove una massa d’inquinanti maggiore
se i periodi di stacco sono troppo lunghi, il pompaggio intermittente rimuove una massa d’inquinante minore
i tempi di pompaggio complessivi si allungano ulteriormente
Sebbene impieghi più tempo a raggiungere gli obiettivi, il pompaggio intermittente, comporta un tempo effettivo di pompaggio inferiore.Ciò si traduce in risparmi energetici apprezzabili che potrebbe essere interessante valutare
Nella gran parte delle situazioni il pompaggio intermittente, quindi, non sembra una valida alternativa al pompaggio continuo
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Time (days)
Sensitività alla durata degli
stacchi
Sensitività alla portata di
pompaggio
Percentuale inquinante rimosso
Concentrazioneinquinante
Concentrazioneinquinante
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Recupero di NAPL
Il recupero delle fasi oleosa leggere che galleggiano come
prodotto libero sull’acquifero è estremamente agevole, poiché
la depressione della superficie libera della falda imposta dai
pompaggi induce il rapido sversamento dell’olio libero nel
pozzo di pompaggio
I pozzi di pompaggio devono possono essere attrezzati con:
una unica pompa (acqua + olio)
doppia pompa (una per l’acqua, l’altra per l’olio)
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Recupero di NAPL
La figura illustra la configurazione con pompa unica, attivata da un galleggiante posizionato in maniera che vengano sempre estratti sia acqua che olio.
Questo sistema èrelativamente poco costoso e di facile operatività.
Tuttavia, la pompa unica emulsiona l’olio nell’acqua, rendendo più complicata la separazione oilo – acqua in superficie.
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Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Recupero di NAPL: doppia pompaPer evitare l’emulsione dell’olio in acqua e di conseguenza le difficoltà di separazione in superficie si può ricorrere al sistema a doppia pompa:• una pompa per deprimere la falda• una pompa per estrarre l’olioLa pompa dell’acqua posizionata a fondo pozzoLa pompa dell’olio posizionata a ridosso del livello falda.
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Recupero di NAPL: doppia pompa
Un sensore posizionato al di sopra della pompa dell’acqua segnaleràse lo spessore dell’olio ha raggiunto profondità prossime alla pompa dell’acqua stessa: in questo caso la pompa deve essere staccata, per evitare il mix dell’acqua estratta con l’olio.
Allo stesso modo un sensore posizionato a ridosso della pompa dell’olio servirà ad attivare/staccare la pompa dell’olio, in maniera che questa peschi esclusivamente olio
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Recupero di NAPL: doppio pozzo
Il sistema a doppia pompa ovviamente richiede un pozzo con diametro adatto ad ospitare tutte le componenti impiantistiche necessarie
Se questo fosse irrealizzabile o il pozzo fosse già esistente e non adatto ad allocare una doppia pompa, si può ricorrere ad un sistema doppio pozzo, con il pozzo – olio costruito affianco a quello pre-esistente
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Trattamento acque estratte
Separazione contaminanti inorganici (tipicamente metalli)
Aggiustamenti di pH verso tenori alcalini per favorire la precipitazione degli idrossidi di metallo, che possono poi essere separati per chiarificazione e filtrazione
Separazione contaminanti organici
Insufflazione/estrazione di aria in appositi reattori a torre per volatilizzare i VOC
l’acqua contaminata viene spruzzata dall’alto
Contaminanti meno volatili vengono generalmente adsorbiti su carboni attivi
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Trattamento acque estratte
Pompaggi Pre-trattamento
Reattore a torre
Carboni attivi
scarico
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Trattamento acque estratte
Reattore a torre
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Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Analisi dei costi
Il progetto di un impianto di trattamento in un intervento di P&Tdeve minimizzare il rapporto costi/benefici
Come tale deve considerare il compromesso ottimale tra
Costi di realizzazione dell’impianto – immobilizzazioni capitali -
Costi d’esercizio dell’impianto – costi di gestione -
Capitali
Gestione
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Pompaggi elevati riducono i tempi di recupero dell’acquifero, ma
non necessariamente si traducono in un ottimale rapporto
costi/benefici, poiché incrementano i costi di realizzazione
Il dimensionamento dell’impianto di trattamento dipende
dalla portata di prelievo complessiva
Maggiore è la portata di prelievo, maggiori sono le
immobilizzazioni capitali necessarie alla realizzazione di: piping,
vasche, serbatoi, pompe, ecc
I costi di realizzazione crescono al diminuire della durata
dell’intervento
Analisi dei costi
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
I costi di gestione includono:
Costi energetici
Costi per additivi chimici
Costi per forza – lavoro addetta alla gestione
Costi di manutenzione
Alcuni costi di esercizio sono invarianti con i tempi di escuzione: ad. es., a parità di volune d’acqua da trattare, i costi per additivi chimici non varia con la durata dell’intervento
I costi energetici e il costo della forza – lavoro al contrario aumentano all’aumentare della durata dell’intervento
Analisi dei costi
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
I costi di un intervento di P&T variano molto da sito e a sito e in qualche misura sono anche condizionati anche dalla tipologia di contaminanti da trattare
Un sistema dimensionato per una portata di prelievo:
Q = 450 l/min = 27 m3/h ~ 7.5 l/s
Costi di realizzazione (assumendo n. 5 pozzi) = 200’000 euro
Costi di esercizio = 10 euro/m3 acqua estratta
Per un intervento di 5 anni costo d’esercizio = 2,5 mil euro
Analisi dei costi
Costi di esercizio
Costi d’installazione
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
Analisi dei costi
Il rapporto costi/benefici degrada nel tempo poiché:
• il costo d’esercizio annuale è costante
• la quantità di contaminanti rimossi scende vertiginosamente
Il rapporto costi/benefici degrada nel tempo poiché:
• il costo d’esercizio annuale è costante
• la quantità di contaminanti rimossi scende vertiginosamente
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaPUMP & TREATPUMP & TREAT
A dispetto dei molti punti deboli, il P&T è una delle modalità di intervento più implementate per bonificare gli acquiferi contaminati
Il P&T ha dimostrato di essere molto efficace nella rimozione di elevate masse di contaminazione durante la fase iniziale dei pompaggi; inoltre, il P&T consente di bloccare rapidamente l’ulteriore propagazione degli inquinanti
Quando i pompaggi raggiungono la fase controllata dalle cinetiche di desorption e diffusione molecolare, se i livelli di contaminazione sono ancora superiori ai livelli ammissibili, saranno necessari diversi anni per completare la bonifica tramite P&T (5-50 anni)
Non ne consegue che il P&T ha fallito, ma piuttosto che èirrealistico aspettarsi la bonifica totale dell’acquifero solamente attraverso un P&T
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Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie per la bonifica dei suoliTecnologie per la bonifica dei suoli
SoilSoil--washingwashingSoilSoil--flushingflushingSoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtractionBioVentingBioVentingBiopileBiopileLandfarmingLandfarmingFitoFito--tecnologietecnologieDesorbimentoDesorbimento
termicotermicoInertizzazioneInertizzazioneIncapsulamentoIncapsulamento
PumpPump & & TreatTreatBioremediationBioremediation
IntrinsecaIntrinsecaIndottaIndotta
Barriere permeabili Barriere permeabili reattivereattive
Sommario dei processiSommario dei processi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOREMEDIATIONBIOREMEDIATION
Il ricorso a tecnologie di bioremediation diventa essenziale laddove la rimozione fisica dei contaminanti incontra delle limitazioni invalicabili
Le seguenti:
sottosuolo molto eterogeneo/stratificato, con presenza di depositi a bassa permeabilità/porosità,
contaminanti con spiccata tendenza ad adsorbire sulla matrice solida,
accumuli di fasi oleose pesanti (DNAPL),
rappresentano situazioni dove tipicamente la rimozione fisica degli inquinanti incontra serie difficoltà
Generalità
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOREMEDIATIONBIOREMEDIATION
La bioremediation in generale può essere di due tipi:
Intrinseca attenuazione naturale
Indotta biosparging
Generalità
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaATTENUAZIONE NATURALEATTENUAZIONE NATURALE
L’attenuazione naturale è un metodo di trattamento metodo di trattamento passivo in passivo in situsitu basato su processi che si sviluppano spontaneamente nel sottosuolo e nell’acquifero e tendenti a:
Il processo
Adsorbimento sulla matrice solida
BiodegradazioneDegradazione abiotica
Idrodispersione
Ridurre le concentrazioni dei contaminanti
Contenere la propagazione della contaminazione
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaATTENUAZIONE NATURALEATTENUAZIONE NATURALE
Affidarsi ai processi di attenuazione naturale non significa:
Non faccio nulla!
ma al contrario:
Verificare che le condizioni generali del sito consentano l’applicazione dell’attenuazione naturale
Verificare che la piuma d’inquinante sia stabile e che le proprietà idrodinamiche del sottosuolo siano adeguate
Verificare le pre-condizioni chimico – biologiche che l’attenuazione naturale sia in atto
Monitorare accuratamente e nel tempo il processo
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaATTENUAZIONE NATURALEATTENUAZIONE NATURALE
Verificare le condizioni generali del sito
Condizioni ottimali
Assenza di recettori potenziali
Potenziali recettori ubicati a distanza
Assenza di pozzi idropotabili a valle
Limitazioni idrogeologiche dell’acquifero (corsi d’acqua, sorgenti, mare) ubicati a distanza
Necessità non impellente di re-impiego e ripristino del sito
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L6.B/PAG12
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaATTENUAZIONE NATURALEATTENUAZIONE NATURALE
Verificare stabilità della piuma d’inquinante e le proprietà idrodinamiche del sottosuolo
Condizioni ottimali
Rimozione sorgente primaria
Lisciviazione lenta dal non saturo
Espansione lenta dei contaminanti in soluzione
Gradiente idraulico basso
Sottosuolo a permeabilità non elevata
Velocitàidriche basse
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaATTENUAZIONE NATURALEATTENUAZIONE NATURALE
Verificare pre-condizioni chimico-biologiche
Condizioni ottimali
Colonie batteriche acclimatate con i contaminanti
Adeguati quantitativi di accettoriaccettori di di elettronielettroni (aerobici/anaerobici)
Adeguati quantitativi di nutrientinutrienti
Potenziali redox favorevoli anche a reazioni di degradazione abiotiche
pH neutro, temperature non troppo basse (> 14°)
Carbonio organico naturale basso
• Ossigeno
• Fe(III)
• Nitrati
• Solfati
• Anidride carbonica
• Azoto
• Potassio
• Fosforo
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaATTENUAZIONE NATURALEATTENUAZIONE NATURALE
Verificare stabilità della piuma d’inquinante e le proprietà idrodinamiche del sottosuolo
Verificare le condizioni generali del sito
Verificare pre-condizionichimico-biologiche
PIANO DI CARATTERIZZA-ZIONE ACCURATO
• Dati chimici e storici di contaminazione
• Dati idrogeologici e geochimici
• Dati biologici
PIANO DI MONITORAGGIO PROLUNGATO
Sperimenta-zioni su scala pilota o in laboratorio
Simulazioni modellistiche
Scenari di rischio
Previsioni attenua-zione
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaATTENUAZIONE NATURALEATTENUAZIONE NATURALE
Applicabilità
BTEX
Alcuni aromatici clorurati
Alcuni alifatici non clorurati
Non adeguato per solventi clorurati e composti organici con C > 12
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaATTENUAZIONE NATURALEATTENUAZIONE NATURALE
Vantaggi
Vantaggi propri di un trattamento in situ (no escavazione)
no rischi aggiuntivi legati a stoccaggio e movimento terre
no interruzioni attività sito
compatibilità con strutture interrate e sottoservizi
no cross contaminazione indotta da perforazioni, ecc
in condizioni ottimali, costi contenuti rispetto a trattamenti con elevati costi d’esercizio (energetici, ad es.)
Integrabilità con altre tecnologie
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaATTENUAZIONE NATURALEATTENUAZIONE NATURALE
Svantaggi
Attività di monitoraggio prolungate
Caratterizzazione più impegnativa
Bassa accettabilità sociale e istituzionale
Variabilità nel tempo di condizioni idrogeologiche e
geochimiche possono inficiare previsioni attenuazione
Possibilità di reazioni indesiderate
incremento mobilità/tossicità contaminanti
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 6.BTecnologie bonifiche per gli acquiferi
L6.B/PAG13
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaATTENUAZIONE NATURALEATTENUAZIONE NATURALE
Implementabilità reale
Negli USA a partire dal 1990 l’attenuazione naturale ha trovato una
certa implementazione (10%) su siti inquinati da idrocarburi
Nel 1998 erano il 48% del totale i siti trattati con un intervento di
attenuazione naturale
Nel 2002 si è tornati attorno al 10%, soprattutto perché una linea
guida dell’EPA ha reso più stringenti i criteri di applicabilità
dell’attenuazione naturale
In Europa con l’avvio di numerosi progetti comunitari si comincia ad
affacciare la possibilità di integrare l’attenuazione naturale con altre
modalità di intervento
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOREMEDIATIONBIOREMEDIATION
La bioremediation in generale può essere di due tipi:
Intrinseca attenuazione naturale
Indotta biosparging
Generalità
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOSPARGINGBIOSPARGING
La bioremediation indotta (enhanced) consiste nel fornire all’acquifero attraverso pozzi d’immissione i nutrienti e l’ossigeno necessari alle colonie batteriche indigene per degradare i contaminanti organici in soluzione
Generalmente la biosparging trova applicazione combinata con SVE e BV, essendo quasi sempre la contaminazione originata nel non saturo
In questo caso i pozzi d’immissione saranno comuni e perforati fino all’acquifero
Generalità
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOSPARGINGBIOSPARGING
Negli USA la prima applicazione di biosparging risale al 1975, su un acquifero contaminato da un carburante il cui principale costituente era l’ottano
Nutrienti come azoto e fosforo furono immessi direttamente nell’acquifero, unitamente all’aria, tramite pozzi di immissione
Il numero di batteri in pochi giorni si incrementarono di 3 ordini di grandezza e dopo dieci mesi fu portata a compimento la biodegradazione del carburante disciolto
Generalità
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOSPARGINGBIOSPARGING
IL PROCESSO
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOSPARGINGBIOSPARGING
La componente più onerosa del processo, sia dal punto di vista delle installazioni necessarie, che dal lato dei costi di gestione, è la somministrazione di ossigeno al sottosuolo
L’ossigeno può essere fornito allo stato puro o con insufflazione di aria.
In alternativa: il perossido di idrogeno è un veicolo di ossigeno molto efficace, anche se molto costoso
Di recente è stato brevettato dalla Regenesis BioremedationProduct un sistema molto efficace di apporto di ossigeno: il cosiddetto ORC – Oxygen Release Compound -
IL PROCESSO
Corso Base di Siti Contaminati Lezione 6.BTecnologie bonifiche per gli acquiferi
L6.B/PAG14
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOSPARGINGBIOSPARGING
IL PROCESSO ORC
Perossido di magnesio (Perossido di magnesio (MgOMgO22) per il rilascio ) per il rilascio lento di ossigeno in acquiferolento di ossigeno in acquifero
Il perossido di magnesio viene miscelato Il perossido di magnesio viene miscelato a sabbia in un tuboa sabbia in un tubo-- filtrato, che viene filtrato, che viene calato in pozzo dcalato in pozzo d’’immissioneimmissione
LL’’idratazione del perossido di magnesio, idratazione del perossido di magnesio, in presenza della sabbia, forma una in presenza della sabbia, forma una colonna di cementocolonna di cemento
La colonna di La colonna di ““cementocemento”” rilascerrilascerààgradualmente ossigeno allgradualmente ossigeno all’’acquifero, acquifero, attraverso il pozzoattraverso il pozzo
MgOMgO22 + H+ H22O O 1/2 O1/2 O22 + Mg(OH)+ Mg(OH)22
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOSPARGINGBIOSPARGING
IL PROCESSO ORC
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOSPARGINGBIOSPARGING
IL PROCESSO ORC
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOSPARGINGBIOSPARGING
VOC, SVOC e idrocarburi pesanti possono essere trattati con interventi di biosparging
Eventuale prodotto libero galleggiante deve essere preventivamente rimosso per evitare che l’aria insufflata ne provochi la solubilizzazione
E’ fondamentale studiare su microcosmo i nutrienti da apportare ai batteri autoctoni per stimolarne l’azione degradativa
Il sottosuolo deve essere adatto alla circolazione di aria, ossia, abbastanza permeabile e omogeneo da consentire ai nutrienti e all’ossigeno immesso di raggiungere agevolmente la piuma di contaminazione
APPLICABILITA’
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOSPARGINGBIOSPARGING
Il sistema ORC rappresenta una modalità più efficiente di fornire l’ossigeno all’acquifero
In particolare è caratterizzato da minori vincoli attinenti la permeabilità del mezzo, in quanto riesce ad ossigenare anche zone a bassa permeabilità
APPLICABILITA’
Tuttavia il rilascio di ossigeno èinadeguato per il trattamento di elevate concentrazioni
L’immissione di ORC rappresenta un’ottima opzione per il completamento di un intervento di P&T, dopo la rimozione di massa (I fase)
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBIOSPARGINGBIOSPARGING
P&T + bioremediation indotta con ORC®
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Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecnologie per la bonifica dei suoliTecnologie per la bonifica dei suoli
SoilSoil--washingwashingSoilSoil--flushingflushingSoilSoil Vapor Vapor ExtractionExtractionBioVentingBioVentingBiopileBiopileLandfarmingLandfarmingFitoFito--tecnologietecnologieDesorbimentoDesorbimento
termicotermicoInertizzazioneInertizzazioneIncapsulamentoIncapsulamento
PumpPump & & TreatTreatBioremediationBioremediation
IntrinsecaIntrinsecaIndottaIndotta
Barriere permeabili Barriere permeabili reattivereattive
Sommario dei processiSommario dei processi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecnologie per la bonifica degli acquiferi
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
GeneralitGeneralitàà
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Una PRB consiste in una trincea riempita di materiale reagente permeabile, realizzata preferibilmente fino al substrato impermeabile dell’acquifero, in posizione/configurazione tale da intercettare completamente il pennacchio di contaminante proveniente da monte
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
GeneralitGeneralitàà
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
LL’’intervento pertanto intervento pertanto èè del tipo: passivo, in del tipo: passivo, in situsitu
Laddove applicabile, rappresenta la migliore Laddove applicabile, rappresenta la migliore alternativa al pialternativa al piùù tradizionale metodo di bonifica tradizionale metodo di bonifica delle acque sotterranee di delle acque sotterranee di pumppump--andand--treattreat..
APPLICABILITAAPPLICABILITA’’
Solventi clorurati e organici in genere, metalli, Solventi clorurati e organici in genere, metalli, inorganici e inorganici e radionuclidiradionuclidi
Il materiale di riempimento conferisce alla PRB Il materiale di riempimento conferisce alla PRB proprietproprietàà chimico chimico –– biologiche diverse e biologiche diverse e differente finalitdifferente finalitàà::
Barriere ad Barriere ad adsorbimentoadsorbimento
Barriere a precipitazioneBarriere a precipitazione
Barriere biologicheBarriere biologiche
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
GeneralitGeneralitàà
Agiscono sulla mobilitàdell’inquinante
Agiscono sulla tossicitàdell’inquinante
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Barriere ad Barriere ad adsorbimentoadsorbimento
Trattengono gli inquinanti con reazioni di Trattengono gli inquinanti con reazioni di scambio ionicoscambio ionico
Barriere a precipitazioneBarriere a precipitazione
Il reagente offre allIl reagente offre all’’inquinante un inquinante un reticolo di siti per legami stabilireticolo di siti per legami stabili
Barriere biologicheBarriere biologiche
I contaminanti vengono degradati a I contaminanti vengono degradati a sostanze meno tossiche attraverso sostanze meno tossiche attraverso ll’’apporto di nutrienti e ossigeno apporto di nutrienti e ossigeno
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
GeneralitGeneralitààDeterminano anche precipitati, agendo sullo stato di ossidazione
attraverso sequenze di reazioni redox i contaminanti vengono trasformati i composti insolubili che precipitano
nel caso di inquinamento da metalli solfuri di metallo
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Barriere ad adsorbimento
Reagenti
Zeoliti
Carboni attivi
L’interazione non è durevole e possono verificarsi fenomeni di saturazione e quindi di desorption
Sul lungo periodo si riduce la permeabilità della barriera
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBarriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
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Barriere a precipitazione
Reagenti
calce Ca(OH)2
calcare CaCO3
di recente, idrossiapatite CaPO4
Non sono progettate per alterare lo stato di ossidazione dei contaminanti, ma per fornire ligandsper la formazione di precipitati solidi
L’interazione è stabile ma la permeabilità della barriera progressivamente si riduce
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBarriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Barriere biologiche
Il materiale di riempimento è costituito da un substrato su cui può svilupparsi l’attività di ceppi batterici selezionati, che mediano le reazioni di ossido - riduzione che portano alla progressiva de-clorurazione dei composti clorurati
Altri microrganismi solfato-riduttori sono impiegati per la rimozione di metalli pesanti in soluzione fino alla creazione di solfuri
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Reagenti: criteri di scelta
•• disponibilitdisponibilitàà in termini di in termini di reperibilitreperibilitàà e e commercializzazionecommercializzazione•• proprietproprietàà idraulicheidrauliche (la conducibilit(la conducibilitàà idraulica deve essere idraulica deve essere superiore a quella dellsuperiore a quella dell’’acquifero in cui si interviene)acquifero in cui si interviene)•• compatibilitcompatibilitàà ambientaleambientale (il materiale reagente non deve (il materiale reagente non deve introdurre alcun composto tossico nella falda)introdurre alcun composto tossico nella falda)•• reattivitreattivitàà (sono preferibili reagenti con elevata superficie (sono preferibili reagenti con elevata superficie specifica che siano in grado di garantire elevate velocitspecifica che siano in grado di garantire elevate velocitàà di di reazione)reazione)•• costocosto•• stabilitstabilitàà (il comportamento del reagente deve mantenersi stabile (il comportamento del reagente deve mantenersi stabile nel tempo)nel tempo)
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Il ferro granulare zero valente è il composto maggiormente impiegato nelle PRB grazie alla facile reperibilità ed alla sua economicità
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Reagenti: ferro zeroReagenti: ferro zero--valentevalente
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Parametri caratterizzanti il ferro zero-valente
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Reagenti: FeReagenti: Fe00
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBarriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Costi d’esercizio contenuti
Nessuna struttura in superficie
Ampia applicabilità: solventi clorurati e contaminanti organici non volatili in genere, metalli, inorganici e radionuclidi
Composti organici a bassa clorurazione non necessitano di interventi batterici: sufficienti reazioni redox su Fe0
Consente di continuare l’operatività produttiva nell’area di intervento
Si può utilizzare in combinazione con altre tecnologie di processo per la completa bonifica “in situ” di un’ampia gamma di inquinanti delle acque sotterranee
VantaggiVantaggi
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Tecniche di bonificaTecniche di bonificaBarriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Profondità della trincea limitata dalla apparato di scavo (40 – 50 m massimo)
Ottimale per intervenire su acquiferi superficiali delimitati da substrati impermeabili a non più di 10 m dal p.c.
Le barriere ad adsorbimento e/o precipitazione necessitano di strategia post-trattamento del reagente esausto ed eventualmente della sua sostituzione e/o rigenerazione
Occorre monitorare le riduzioni di permeabilità che potrebbero nel tempo essere tali da “suggerire” all’acquifero vie di fuga laterali alla barriera
AvvertenzeAvvertenze
•• barriere continuebarriere continue
•• sistema sistema funnelfunnel and gateand gate
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Configurazioni Configurazioni installativeinstallative
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Configurazione a barriera continuaConfigurazione a barriera continua
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Configurazione a Configurazione a FunnelFunnel & Gate& Gate
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Barriere continue
Vantaggi
• minori difficoltà progettuali
Svantaggi
• alti costi di installazione e di gestione del reagente
• monitoraggio esteso
• difficoltà nel sostituire il reagente.
Barriere continueBarriere continue
VantaggiVantaggi
•• minori difficoltminori difficoltàà progettualiprogettuali
SvantaggiSvantaggi
•• alti costi di installazione e di alti costi di installazione e di gestione del reagentegestione del reagente
•• monitoraggio estesomonitoraggio esteso
•• difficoltdifficoltàà nel sostituire il nel sostituire il reagente.reagente.
Funnel and gate
Vantaggi
• riduce i costi di impianto, del reagente e di monitoraggio
Svantaggi
• fase progettuale più lunga
• conoscenza molto accurata del sito e della situazione idrogeologica
FunnelFunnel and gateand gate
VantaggiVantaggi
•• riduce i costi di impianto, del riduce i costi di impianto, del reagente e di monitoraggioreagente e di monitoraggio
SvantaggiSvantaggi
•• fase progettuale pifase progettuale piùù lungalunga
•• conoscenza molto accurata del conoscenza molto accurata del sito e della situazione sito e della situazione idrogeologicaidrogeologica
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Configurazioni: vantaggi & svantaggiConfigurazioni: vantaggi & svantaggi
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Ipotizzando, per necessità di semplificazione, una cinetica di degradazione del primo ordine per simulare il fenomeno di ossidoriduzione dei contaminante, è valida la seguente espressione:
dove: C = concentrazione del contaminante in fase disciolta [M L-3]λ = costante di degradazione del primo ordine [L3M-1T-1]ρm = massa volumica del reagente per volume di soluzione [M L-3]t = tempo di contatto tra il contaminante in fase disciolta ed il reagente [T]
CdtdC
mλρ−=
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Criteri di dimensionamentoCriteri di dimensionamento
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
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Per quanto riguarda la configurazione Funnel & Gate, il dimensionamento risulta essere piùcomplesso per la presenza di due componenti da trattare:
Il Gate, che viene dimensionato come la barriera permeabile reattiva continua
Il Funnel, che deve essere dimensionato
correttamente a causa della perturbazione
del campo di moto generato dallo stesso
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Criteri di dimensionamentoCriteri di dimensionamento
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Barriera continua
Trincea (per profonditàminori di 5 metri)
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecniche costruttiveTecniche costruttive
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
pali accostati, paratie (profondità maggiore di 5 metri)
Barriera continua
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecniche costruttiveTecniche costruttive
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Riempimento con ferro zero
valente
Barriera continua
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecniche costruttiveTecniche costruttive
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
pannelli metallici
Funnel
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecniche costruttiveTecniche costruttive
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
diaframma
Funnel
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecniche costruttiveTecniche costruttive
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
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⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−=
0m CC1t ln
λρ
tCC
m0
λρ−=⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ln
Integrando l’equazione precedente si può ricavare il tempo di permanenza
dove: C0 = concentrazione iniziale del contaminante in fase disciolta [M L-3]t = tempo di permanenza all’interno della barriera reattiva [T]
E’ possibile così valutare il tempo di permanenza all’interno della barriera definito come la durata temporale in cui il contaminante deve interagire con il materiale reagente per ridurre la sua concentrazione C0 sino alla concentrazione C definita come obiettivo di bonifica:
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Criteri di dimensionamentoCriteri di dimensionamento
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Ricavando il volume della barriera dall’espressione del tempo di permanenza e moltiplicando per la densità bulk del ferro ρb, si ottiene la massa totale di reagente da impiegare.
Tempo di permanenza:
dove:
e porosità della barriera reattiva
V volume della barriera reattiva
Q portata di acqua in ingresso alla barriera
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Criteri di dimensionamentoCriteri di dimensionamento
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
La portata in ingresso alla barriera è esprimibile mediante la legge di Darcy:
nella quale:
A area trasversale attraversata dall’acqua L2
k conducibilità idraulica dell’acquifero LT-1
i gradiente piezometrico
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Criteri di dimensionamentoCriteri di dimensionamento
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Ricavando il volume della barriera dall’espressione del tempo di permanenza e moltiplicandolo per la densità di bulk del ferro ρb, si ottiene la massa totale di ferro da impiegare:
e sapendo che ρb=ερm :
FCCkiAW 0 ⋅⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛= ln
λ
dove F rappresenta un coefficiente di sicurezza pari a 1.2
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Criteri di dimensionamentoCriteri di dimensionamento
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Lo spessore S della barriera, parallelamente alla direzione di flusso, risulta conseguentemente essere pari al rapporto tra il volume della barriera e la sezione trasversale al flusso:
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Criteri di dimensionamentoCriteri di dimensionamento
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Un dimensionamento più accurato dovrebbe tenere conto del tempo necessario per tutte le reazioni intermedie di un contaminante durante la sua degradazione, richiedendo la risoluzione di un sistema diequazioni differenziali per ricavare il tempo di permanenza all’interno della barriera.
Es. degradazione del percloroetilene:
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Criteri di dimensionamentoCriteri di dimensionamento
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
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Trincee con malta e argilla
Funnel
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecniche costruttiveTecniche costruttive
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Cassa di pannelli metallici
Gate
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecniche costruttiveTecniche costruttive
Sistemi di pali o paratie
accostate
Gate
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecniche costruttiveTecniche costruttive
Sistemi speciali
Gate
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)
Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Tecniche costruttiveTecniche costruttive
Barriere Permeabili reattive (PRB)Barriere Permeabili reattive (PRB)Tecniche di bonificaTecniche di bonifica
Applicazioni in EuropaApplicazioni in EuropaOverviewOverview
Disciplina italiana delle bonificheDisciplina italiana delle bonifiche
Tecniche dTecniche d’’interventointervento
Criteri di selezione delle tecnologie di bonificaCriteri di selezione delle tecnologie di bonifica
SOMMARIOSOMMARIO
Definire : strategia di bonifica
Uso mix e/o in sequenza di tecniche d’intervento con obiettivi e tempi differenziati
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1. Capacità di interagire con i contaminanti presenti (rendimento di rimozione o capacità di immobilizzazione) [P1]
2. Stato di sviluppo della tecnologia (tecnologia ampiamente collaudata o meno) [P2]
3. Possibilità di far parte di un trattamento integrato [P3];
4. Disponibilità sul mercato [P4];
5. Affidabilità della tecnologia (possibili blocchi dell'impianto; emissioni o sversamenti accidentali; comportamento a lungo termine del materiale trattato) [P5]
Criteri di selezione delle Criteri di selezione delle tecnologie di bonificatecnologie di bonifica
6. Tempo necessario per il completamento della bonifica [P6]
7. Impatto ambientale (impatto dell'installazione; danneggiamento di un qualsiasi comparto ambientale dovuto al processo di trattamento) [P7]
8. Costo totale [P8]
9. Accettabilità dal punto di vista sociale (percezione rischio emissioni accidentali) [P9]
Criteri di selezione delle Criteri di selezione delle tecnologie di bonificatecnologie di bonifica
TESTI DI RIFERIMENTO
Fetter CW (1999) Contaminant hydrogeology, Prentice Hall Fetter CW (2001) Applied hydrogeology, Prentice Hall Domenico PA & Schwartz FW (1997) Physical and chemical hydrogeology, Wiley and Sons Petts J, Cairney T, Smith M (1997) Risk-based contaminated land investigation and assessment, Wiley and Sons Nathanail C, Bardos RP (2004) Reclamation of contaminated land, Wiley and Sons Bardos RP, Nathanail C (2004) Contaminated land management handbook, T. Telford De Marsily G, Quantitative hydrogeology Bear J, Hydraulics of Groundwater, Dover
Notizie sull’autore
Mi sono laureato in Ingegneria Civile presso l’Università della Calabria, con una Tesi che trattava la correlazione geostatistica tra dati idrogeologici e dati geofisici finalizzata alla mappatura 3D della permeabilità idraulica del campo prove di acque sotterranee del Dipartimento di Difesa del Suolo presso Montalto Uffugo (CS) – Relatore: Prof. Salvatore Troisi.
Il lavoro di Tesi ha fornito le basi per una pubblicazione su Hydrogeological Journal nel 2000.
Nel 2002 ho conseguito il Dottorato di Ricerca in Geoingegneria Ambientale presso il Politecnico di Torino, con una Tesi sui criteri decisionali per la scelta delle tecniche di intervento ottimali per la bonifica di un sito contaminato da metalli pesanti, con specifico riferimento al sito d’interesse nazionale della ex Pertusola Sud a Crotone – Relatore: Prof. Antonio Di Molfetta
Qualche anno prima, nel 1997, avevo effettuato un soggiorno studio di un anno presso il gruppo di acque sotterranee del Dipartimento di Idraulica del Laboratorio Nazionale di Ingegneria Civile di Lisbona, coordinato dal Dr. Ing. Joao Paulo Lobo-Ferreira
Nel 1999 ho fondato la EM Engineering & Monitoring srl (ved. foto), società di ingegneria che convoglia buona parte delle mie energie ed attività professionali e che a tutt’oggi è fonte di grandi soddisfazioni.
Dal Giugno 2004 al Giugno 2006 sono stato assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Difesa del Suolo dell’Università della Calabria.
Nel Novembre 2006 ho partecipato alla fondazione di Laqua srl, spin-off accademico promosso dal Prof. Troisi per ricerca e sviluppo in campo ambientale.
Negli ultimi dieci anni ho avuto modo di fare molte docenze teoriche e applicative, nell’ambito dei corsi di Idrologia Sotterranea e di Bonifica di Siti Contaminati tenuti dal Prof. Troisi presso l’Università della Calabria, ma anche nell’ambito di corsi IFTS e di Master di III Livello. Di pari passo ho dedicato una buona fetta di tempo alla ricerca scientifica, sfociata in una trentina di paper e comunicazioni convegnistiche nazionali e internazionali.
Sotto il profilo consulenziale, il caso più importante di cui mi sono occupato, in più occasioni dal 2003 ad oggi, è quello del sito d’interesse nazionale della ex Pertusola Sud di Crotone.
Contatti: [email protected]