Metodi Analitici e Ripristino Ambientale
Laurea Magistrale in Scienze e Tecnologie
per l’Ambiente e il Territorio
Modulo 1
Metodologie di Caratterizzazione e di Bonifica dei Siti
Contaminati
Lezione 3
Piano di Caratterizzazione
prof. Andrea Tapparo
Università degli Studi di Padova
Dipartimento di Scienze Chimiche
6° piano, tel. 049.8275178
[email protected]
A.A. 2014/2015
A. Tapparo – STAMT, Metodi Analitici e Ripristino Ambientale, 1
Indagine Preliminare, D.Lgs. 152/2006
La procedura individuata dal nuovo testo è sinteticamente la seguente:
No superamento:
sito non contaminato
Confronto con
concentrazioni soglia di
contaminazione (CSC)
(concentrazione limite
tabellate)
Superamento:
sito potenzialmente
contaminato. Applicazione
analisi di rischio per valutare
se il sito è realmente
contaminato
Si ricorda che:
il sito ènon
contaminato
in quanto
di rischio evidenzia
un rischio
Un sitoSe
risulta
contaminato
se l’analisi
la contaminazione
rilevata
nelle
allorarisulti
necessita
di bonifica.
Gli obiettivi
della bonifica saranno
matricisanitario,
ambientali
inferiore
ai valori
di concentrazione
soglia di
calcolati applicando
di nuovose
unsuperiore,
modello di analisi
rischio sanitario
contaminazione
(CSC) oppure,
risultidicomunque
inferiore
sitospecifico.
ai valori di concentrazione soglia di rischio (CSR) determinate a seguito
dell’analisi di rischio sanitario e ambientale sito specifica.
Le CSC rappresentano i livelli di contaminazione delle matrici ambientali
al di sopra dei quali è necessaria la caratterizzazione del sito e l’analisi
di rischio sito specifica, come individuata nell’Allegato 5 alla Parte
Quarta del D.Lgs. 152/2006.
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D.Lgs. 152/2006, Parte Quarta, Titolo V
Bonifica dei siti contaminati
Allegati
Allegato 1 – Criteri generali per l’analisi di rischio sanitario
ambientale sito-specifica.
Allegato 2 - Criteri generali per la caratterizzazione dei siti
contaminati.
Allegato 3 - Criteri generali per la selezione e esecuzione
degli interventi di bonifica e ripristino ambientale, di messa
in sicurezza (d’urgenza, operativa o permanente), non che
per l’individuazione delle migliori tecniche di intervento a
costi sopportabili.
Allegato 4 - Criteri generali per l’applicazione di procedure
semplificate.
Allegato 5 – Valore di concentrazione limite accettabili nel
suolo e nel sottosuolo riferiti alla specifica destinazione d’uso
dei siti da bonificare.
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D.Lgs. 152/2006, Parte Quarta, Titolo V
Allegato 2 - Criteri generali per la caratterizzazione
dei siti contaminati
L’Allegato 2, si differenzia profondamente dall’analogo
Allegato 2 del DM 471/1999, essendo quest’ultimo molto più
dettagliato e recante precisi criteri per la caratterizzazione di
un sito.
Ad esempio il DM 471/1999 recava anche il numero minimo
di campionamenti di suolo ed acque da eseguire in funzione
della estensione del sito stesso, le modalità di prelievo
conservazione e trasporto dei campioni, i criteri per il
controllo della qualità delle operazioni di campionamento ed
analisi; etc.
L’attuale Allegato 2 invece è molto generico e reca dei
passaggi relativi a procedure più di ordine amministrativo
che tecnico.
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Iter della Caratterizzazione
Ricostruzione storica delle attività produttive svolte
Elaborazione del Modello Concettuale Preliminare
e predisposizione di un piano d’indagine ambientale
Esecuzione del piano di indagine e delle eventuali indagini integrative
Elaborazione dei dati raccolti e dei risultati ottenuti
Elaborazione del Modello Concettuale Definitivo
Calcolo CSR mediante Analisi di Rischio
su cui impostare il Progetto Operativo di Bonifica
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Piano della caratterizzazione
Descrizione dettagliata del sito e di tutte le attività in
corso e pregresse
Individuazione delle correlazioni tra attività svolte e
contaminazione
Descrizione delle componenti ambientali nel sito e
nell’area influenzata
Descrizione delle condizioni necessarie per protezione
ambientale e tutela salute
Presentazione di un piano delle indagini (per definire
tipo/grado/estensione della contaminazione)
Si articola in:
1. Raccolta e sistematizzazione dei dati esistenti
2. Caratterizzazione del sito in base ai dati esistenti e
formulazione preliminare del Modello Concettuale
3. Piano di investigazione iniziale
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Raccolta dei dati
Al fine di ricostruire un’accurata descrizione del sito in esame
e raccogliere la documentazione necessaria ad impostare
ulteriori indagini, devono essere svolti accertamenti
documentali, ispezioni sul sito e sull'area esterna
possibilmente interessata dalla contaminazione.
Per avviare lo studio delle caratteristiche del sito e della
possibile contaminazione devono essere raccolti tutti i dati
e le informazioni già esistenti: la documentazione deve
essere raccolta a carico del responsabile della
progettazione, organizzata ed analizzata in accordo con i
tecnici delle autorità competenti, in modo da corrispondere
ai criteri e agli elaborati richiesti per la redazione del Piano
della caratterizzazione.
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Raccolta dei dati
In base alla tipologia del sito, le informazioni e la
documentazione da raccogliere per la progettazione dei
successivi interventi comprendono:
tipologia del sito, ad esempio area industriale dismessa,
discarica illegale, area industriale in attività, sversamento
mappatura dettagliata dell'area e localizzazione del sito
cartografia storica
uso del sito attuale e destinazione d'uso prevista dagli
strumenti urbanistici atti amministrativi e giudiziari
riguardanti il sito planimetria degli edifici, impianti produttivi
e infrastrutture, sia presenti che smantellati
tipologia ed elenco completo di materiali e sostanze
utilizzati per le lavorazioni, riferita al periodo completo
delle attività che hanno avuto luogo sull'area, ed in
particolare: zone di accumulo dei materiali (liquidi e solidi)
sia superficiali che interrate; impianti e infrastrutture
sotterranee (quali fognature, tubature, reti di distribuzione)
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Raccolta dei dati
eventuali discariche presenti nell’area, con presentazione
dettagliata dei dati quali: tipo e volume dei rifiuti, condizioni di
impermeabilizzazione e ricoprimento, presenza di percolato, di
emissioni gassose, danni alla vegetazione
descrizione dettagliata di tutte le attività (produttive, di
stoccaggio, raccolta rifiuti, militari, minerarie,..) svolte sull'area e
degli impianti annessi
descrizione e mappatura delle attività di trasporto e delle zone
di carico e scarico prodotti e merci
indicazione dell'intervallo temporale di uso degli impianti destinati
alle diverse attività o delle attività di discarica
tempi di dismissione dei singoli impianti e/o fabbricati presenti
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Raccolta dei dati
Le informazioni riferite al sito dovranno essere corredate dalla
caratterizzazione dell’ambiente circostante e del territorio
mediante:
caratterizzazione dettagliata geologico-stratigrafica,
idrogeologica del sito e dell’area influenzata dal sito
analisi della presenza di pozzi e prelievi di acque sotterranee
e relativa cartografia
descrizione dei corpi idrici superficiali
descrizione degli ambienti naturali
serie storiche di rilievi aereofotogrammetrici
analisi delle cartografie storiche
analisi della distribuzione della popolazione residente e delle
altre attività antropiche
descrizione delle reti viarie, ferroviarie, principali vie di
trasporto
risultati di analisi svolte sulle acque sotterranee, superficiali,
sugli ecosistemi dell’area influenzata dalle caratteristiche del
sito
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Piano di investigazione iniziale
Ai fini della completa valutazione del rischio di inquinamento per
l’ambiente naturale, il territorio urbanizzato e del danno per la salute
pubblica, dovranno essere condotte analisi del suolo, sottosuolo,
acque sotterranee e superficiali e delle componenti ambientali che
possono essere state interessate dalla migrazione delle sostanze
presenti nella sorgente di contaminazione.
Il piano di investigazione iniziale è mirato a:
verificare l’effettivo inquinamento generato da singoli impianti,
strutture e rifiuti stoccati alle diverse matrici ambientali
individuare le fonti di ogni inquinamento, tra cui impianti dismessi,
impianti in attività, rifiuti stoccati o suolo contaminato
definire, confermare e integrare i dati relativi alle caratteristiche
geologiche, idrogeologiche, pedologiche, idrologiche del sito e ad
ogni altra componente ambientale rilevante per l’area interessata
definire accuratamente l’estensione e le caratteristiche
dell’inquinamento del suolo, del sottosuolo, dei materiali di riporto,
delle acque sotterranee e superficiali e delle altre matrici ambientali
rilevanti
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Piano di investigazione iniziale
Nel piano di investigazione devono essere definiti:
la localizzazione dei punti e i metodi di campionamenti
di suolo, sottosuolo, materiali inerti o di riporto, acque
sotterranee e superficiali per l’area del sito e l’area circostante
che si ritiene interessata dall’inquinamento presente nel sito;
la profondità di perforazioni e prelievi; eventuali altre
componenti ambientali analizzate
la lista delle sostanze da analizzare; e le metodologie delle
analisi chimico-fisiche e di tutte le altre indagini e analisi che
siano ritenute necessarie a caratterizzare la presenza e la
diffusione dei contaminanti e il loro impatto sull’ambiente
circostante e sulla popolazione
punti e metodologie di campionamento adottate per
confermare la caratterizzazione ambientale, in particolare
geologica, idrogeologica e idrologica del sito e dell’area
esterna interessata dai fenomeni di contaminazione
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Piano di investigazione iniziale
La scelta dell’area oggetto dell’investigazione deve comprendere il sito
inquinato ed una porzione di territorio esterna definita, sulla base
del modello concettuale del sito, in funzione della mobilità degli
inquinanti nelle matrici ambientali interessate, delle caratteristiche
idrogeologiche e meteoclimatiche del territorio e delle possibili vie
esposizione per i bersagli della contaminazione.
La scelta dei punti e delle modalità di campionamento dipende
strettamente dalle valutazioni espresse in merito alla possibile
contaminazione generata dal sito e all'estensione dei fenomeni di
migrazione verso altre componenti ambientali o bersagli.
Non è possibile ipotizzare che il campionamento segua rigidamente
metodi statistici, poiché può risultare più accurato ed
economicamente conveniente localizzare i punti di campionamento
del monitoraggio iniziale nelle zone che presentano criticità in
dipendenza dell'organizzazione delle attività produttive, quali ad
esempio accumuli di rifiuti, zone di carico/scarico, percorsi delle
tubature, serbatoi interrati, o delle modalità di stoccaggio, discariche
non impermeabilizzate, accumuli non coperti.
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Piano di Caratterizzazione
dei siti contaminati
step successivi
1. Ricostruzione storica delle attività produttive
2. Elaborazione Modello Concettuale Preliminare
predisposizione di un piano di indagine ambientale
e
3. Esecuzione piano di indagine
4. Elaborazione dei risultati
5. Elaborazione Modello Concettuale Definitivo
6. Identificazione dei
residua accettabili
livelli
di
concentrazione
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Piano di indagine
Ubicazione e tipologia delle indagini
Indirette (metodi geofisici)
Dirette (perforazioni, prove di campo e analisi
di laboratorio)
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Il Piano d’indagine ambientale
matrici ambientali
Il Piano d’indagine ambientale
ha lo scopo di definire l’assetto
geologico e idrogeologico
dell’area, verificare la presenza
o meno di contaminazione nelle
diverse matrici ambientali e
sviluppare un modello
concettuale del sito
La caratterizzazione può essere realizzata per fasi successive
a crescente dettaglio, focalizzate sull'approfondimento dei temi e delle
criticità emerse.
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Ubicazione dei punti d’indagine
Ubicazione soggettiva (judgemental sampling)è basata su
informazioni (dati storici e ispezioni dirette) che permettono
d’identificare univocamente i maggiori centri di pericolo.
L’ubicazione è pertanto finalizzata a ricercare nel sito le
peggiori situazioni, precludendo qualsiasi interpretazione
statistica.
Ubicazione casuale (random sampling)
i punti vengono posizionati arbitrariamente all’interno
dell’area di studio; tale metodo si applica solo in presenza di
una contaminazione omogenea del sito (ad esempio un
ammasso di rifiuti omogenei).
Ubicazione sistematica a griglia (systematic grid sampling)
si ottiene suddividendo l’area in un reticolo a maglia regolare
nei cui nodi vengono ubicati i punti d’indagine. Le dimensioni
dei lati della maglia vengono stabiliti in base all’ampiezza dell’
area di studio e dal numero di campioni che si vuole ottenere.
Tale metodo trova applicazione in tutti i casi in cui il livello di
contaminazione non è noto.
Ubicazione sistematica casuale (systematic random sampling)
si ottiene suddividendo l’area in un reticolo a maglia regolare
(quadrate o triangolari) e ubicando i punti casualmente
all’interno della cella.
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Campionamento soggettivo basato sul modello
concettuale preliminare (judgemental sampling)
la scelta del numero e della distribuzione dei campioni è basata
sulla conoscenza del sito oggetto di indagine, che ha consentito
di formulare un modello concettuale preliminare, nonchè sul
giudizio professionale. Tale criterio può essere utilizzato sia come
tecnica di campionamento vera e propria, sia come primo step in
un piano di campionamento più complesso. La sua efficacia si
rivela soprattutto nel caso in cui sia elevato il livello di
conoscenza sul sito in esame; presenta, invece, difficoltà quando
applicato in situazioni complesse, o dove esistono scarse
informazioni storiche su fatti pregressi.
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Campionamento
sistematico
o
su
griglia
regolare (systematic and regular grid sampling)
Fissata casualmente la posizione del primo foro di sondaggio, si
procede individuando sul sito in esame una maglia regolarmente
distribuita. Una semplice indicazione per l’individuazione di una
maglia di campionamento quadrata sul sito, consiste nella
ricerca della distanza tra due linee successive della griglia. Tale
distanza può, ad esempio, essere calcolata come:
G = (A/n)½
nella quale:
G è la distanza cercata,
A è l’area del sito in esame,
n è il numero di campioni da prelevare
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Campionamento combinato (Ranked set sampling)
Combina il campionamento casuale semplice con le conoscenze ed il
giudizio degli esperti, accrescendo la possibilità di selezionare
campioni rappresentativi del fenomeno e riducendo il numero di
campioni prelevati ed esaminati con metodi costosi, a vantaggio di
campioni esaminati in situ con strumenti portatili e a bassi costi.
Il primo step di applicazione consiste nell’isolare, sulla base del
random sampling, m unità di campionamento prelevando ed
esaminando, con procedure speditive, r campioni per unità
selezionata. Gli r campioni vengono poi suddivisi in classi in base
alla concentrazione. Selezionata una classe per ogni unità, sono
effettuate misure di precisione sul campione individuato al fine di
stimare i parametri della popolazione da cui proviene.
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Campionamento a cluster adattativo (adaptive
cluster sampling)
A differenza del precedente metodo, è un sistema efficace ed
economico per delineare la posizione dei plume di
inquinamento in un sito di interesse. Ad esempio, sulla base dei
risultati di un random sampling nel quale la dimensione del
campione sia fissata, per ottenere con un certo margine di
confidenza il valor medio della concentrazione di un
determinato inquinante in un sito, l’adaptive cluster sampling
prevede, in tornate di analisi successive, di meglio definire i
valori di concentrazione che superino una prefissata soglia
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Adaptative cluster sampling
(a) campionamento iniziale, (b) risultato finale del campionamento
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Campionamento stratificato
Le unità di campionamento, ovvero il numero e la posizione
dei campioni, vengono determinate dopo aver suddiviso la
popolazione indagata in strati che non si sovrappongono o in
sub-popolazioni che si ritiene siano caratterizzate da una
maggiore omogeneità . Un pregio del procedimento consiste
nella strutturazione che esso introduce nell’indagine. Aspetti
della strutturazione sono: la garanzia che il campionamento
avvenga in zone omogenee e la riduzione delle variabili
contemporaneamente esaminate. Tuttavia, la complessità di
molti casi operativi non consente di realizzare la classificazione
necessaria all’applicazione di uno stratified sampling che
garantisca di individuare strati distinti e separati.
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Campionamento stratificato in base alla conducibilità
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Campionamento composito (composite sampling)
Consiste nel combinare fisicamente diversi volumi di materiale
campionato al fine di costruire un solo campione omogeneo. Tale
metodo, che può
essere usato solo nel caso in cui non si
prevedano distorsioni delle misure (ad esempio perdita delle
frazioni volatili di un inquinante) per effetto della miscelazione dei
campioni, è consigliabile nei casi in cui i costi di analisi siano
estremamente elevati se paragonati a quelli di campionamento.
Questo
metodo, che comporta la perdita delle informazioni
relative alla distribuzione spaziale della proprietà campionata, è
utilizzabile nel caso in cui tale informazione non sia richiesta
dall’analisi che si sta conducendo.
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Campionamento Composito (Quartizzazione)
Step 1: Campione in cono. Mescolare formando un nuovo cono.
Step 2: Appiattire il cono. Dividere il cono in due parti e poi in
quattro parti.
Step 3: Rimescolare i quarti, riformare il cono. Ripetere le
operazioni almeno 5 volte
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I punti di campionamento
Il numero minimo di punti di campionamento del
suolo, sottosuolo, materiali di riporto suggeriti
dall’Allegato 2 al D.M. 471/99.
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Campionamento lungo la verticale
La necessità di ricostruire tridimensionalmente il grado di contaminazione
è di grande importanza, ma lo è particolarmente in tutti quei casi in cui
la natura dei contaminanti e l’interazione di questi con il sistema
acquifero determini stratificazioni verticali di concentrazione.
E’ il caso di contaminazione imputabile a composti non miscibili con
l’acqua quali i NAPL (Non Aqueous Phase Liquids), che, secondo una
comune classificazione in base alla densità relativa all’acqua, possono
essere suddivisi in:
• LNAPL (Light NAPL), che sono caratterizzati da una densitàminore
dell’acqua e, quindi, tendono a galleggiare sulla tavola d’acqua
• DNAPL (Dense NAPL), che presentano densità maggiore dell’acqua e
tendono in alcuni casi a penetrare in profondità nel sistema acquifero
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Comportamento di LNAPL
nel sottosuolo
Comportamento di DNAPL
nel sottosuolo
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Elaborazione di un modello concettuale
definitivo dei sito
Il Modello Concettuale Definitivo include:
le caratteristiche specifiche del sito in termini di stato
delle potenziali fonti della contaminazione;
grado ed estensione della contaminazione del suolo,
del sottosuolo, delle acque superficiali e sotterranee
del sito e dell’ambiente da questo influenzato
(individuazione
dei
parametri
specifici
di
rappresentazione;
percorsi
di
contaminazione
attuale (siti in
(riqualificazione
migrazione
dalle
sorgenti
di
ai bersagli individuati nello scenario
esercizio) o nello scenario futuro
dell’area)
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Iter della Caratterizzazione
Ricostruzione storica delle attività produttive svolte
Elaborazione del Modello Concettuale Preliminare
e predisposizione di un piano d’indagine ambientale
Esecuzione del piano di indagine e delle eventuali indagini integrative
Elaborazione dei dati raccolti e dei risultati ottenuti
Elaborazione del Modello Concettuale Definitivo
Calcolo CSR mediante Analisi di Rischio
su cui impostare il Progetto Operativo di Bonifica
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Importante per il
Piano dei Caratterizzazione
destinazione futura uso del suolo
descrizione assetto idrogeologico puntuale: spessore
acquiferi, direzioni flusso, aquiclude, aquitard, valori
permeabilità
informazioni su pozzi e/o piezometri nel sito
orientamento carte
analisi granulometriche
campioni per controllo qualità
descrizione specifiche di campionamento (per le acque in
relazione alle specie di contaminanti)
indicazioni su sorgenti di contaminazioni
figure tabelle di facile lettura (sintesi contaminazione suoli,
carte isoconcentrazioni acque)
definizione bersagli limitrofi al sito (pozzi emungimento,
corpi idrici), modelli concettuali
A. Tapparo – STAMT, Metodi Analitici e Ripristino Ambientale, 33
Tecnologie di Bonifica
A. Tapparo – STAMT, Metodi Analitici e Ripristino Ambientale, 34
A. Tapparo – STAMT, Metodi Analitici e Ripristino Ambientale, 35
A. Tapparo – STAMT, Metodi Analitici e Ripristino Ambientale, 36
