Giornata di studio
“BONIFICHE AMBIENTALI”
Villa Demidoff, Parco Mediceo di Pratolino – Vaglia
3 Ottobre 2008
Il Modello Concettuale e cenni sulle
principali tecniche di bonifica
Dott. Chim. Marco Mazzoni, Ing. Beatrice Sani
Normativa di riferimento
• Determinazione delle condizioni di contaminazione
Aspetti normativi
• Definizione degli obiettivi degli interventi di bonifica
• Individuazione delle metodologie di approccio da adottare
NORMATIVA NAZIONALE:
• (D.Lgs. 22/97 “Decreto Ronchi”; il D. M. 471/1999)
• D. Lgs. 152/2006: Parte IV, Titolo V “Bonifica di siti contaminati”
NORMATIVA REGIONALE:
• L.R. 25/1998: approva il 2° Piano Regionale di Gestione dei Rifiuti, 3° stralcio relativo
alla Bonifica delle Aree Inquinate (in vigore dal 1° marzo 2000).
• D.P.G.R. 25 febbraio 2004, n. 14/R, norma tecnica di riferimento (riferito alle procedure
disposte dal precedente D.M. 471/99, ancora in vigore in attesa di nuovi provvedimenti
attuativi)
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MODELLO
CONCETTUALE
D.Lgs 152/06 - Procedura amministrativa
Evidenza preliminare
Azioni d’emergenza (MISE)
I - Caratterizzazione
Superamento valori limite
II - Analisi del rischio
Calcolo di valori soglia/obiettivo sito-specifici (CSR)
Se CSR superate, bonifica fino a CSR
Se CSR non superate , sito non
contaminato, bonifica non necessaria
III – Progetto Bonifica
Bonifica e svincolo del sito
Messa in sicurezza operativa (siti attivi)
Possibile monitoraggio
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CARATTERIZZAZIONE
D.Lgs. 152/06 – Caratterizzazione e MC
Ricostruzione storica
delle attività sul sito
Raccolta dei dati
disponibili a priori
Piano di indagini preliminari
MODELLO CONCETTUALE PRELIMINARE
Esecuzione del piano di indagini
Elaborazione dei risultati
MODELLO CONCETTUALE DEFINITIVO
Progetto preliminare
Progetto definitivo
ANALISI DI RISCHIO
INTERVENTI DI BONIFICA
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3
Definizione di MC
MODELLIZZAZIONE: Ricostruzione del mondo reale, naturale e antropico,
dei suoi elementi e delle interazioni tra di essi, tramite strumenti logicimatematici
ASTRAZIONE:
Problema reale
(complesso)
MC: Schema fisico teorico
(semplificato)
ELEMENTI DEL MC (AdR IN MODALITA’ DIRETTA, Forward)
Sorgente della
contaminazione
Trasporto
Vie di migrazione
dei contaminanti
Bersaglio della
contaminazione
Esposizione alla
contaminazione
AdR in modalità diretta: Calcolo del rischio associato ad un recettore esposto derivante
da una sorgente di contaminazione a concentrazione nota
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Elementi del MC
Vento
pervalente
Mezzo di trasporto
(ARIA)
Meccanismo di rilascio
(VOLATILIZZAZIONE)
PUNTI DI ESPOSIZIONE
- Ingestione
- Inalazione
- Contatto dermico
Mezzo di trasporto
(SUOLO)
Rifiuti
(SORGENTE)
Mezzo di trasporto
(FALDA)
Flusso della falda
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5
Elementi del MC – sorgente di contaminazione
•
Sorgenti primarie: elemento che è causa diretta di inquinamento
(i.e. accumulo di rifiuti, sversamento nel suolo, etc.)
•
Sorgenti secondarie: elementi soggetti alla contaminazione
(sottosuolo e acqua sotterranea)
Geometria del sito e della sorgente di contaminazione
Parametri caratteristici degli
ambienti aperti (aria outdoor)
Caratteristiche degli
ambienti e dei contaminanti
Parametri caratteristici degli
ambienti confinati (aria indoor)
Parametri chimico-fisici e
tossicologici degli inquinanti
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Elementi del MC – Il trasporto
•
Emissione di particolato da suolo superficiale contaminato
•
Volatilizzazione dal terreno contaminato superficiale
•
Volatilizzazione dal terreno contaminato profondo in ambienti aperti
•
Volatilizzazione dall’acquifero superficiale contaminato in ambienti aperti;
•
Volatilizzazione dal terreno contaminato profondo in ambienti confinati;
•
Volatilizzazione dall’acquifero superficiale in ambienti confinati
•
Rilascio degli inquinanti nel sottosuolo e miscelazione nell’acquifero
superficiale
•
Trasporto e dispersione in falda
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Elementi del MC - Bersagli
•
Recettori Ambientali:
– ambiente vegetale,
– ambiente animale;
– ambiente fisico
•
Recettori Umani: residenti (adulti e bambini), frequentatori, lavoratori
– Recettori on- site: posti in corrispondenza della sorgente di
contaminazione
– Recettori off- site: posti ad una certa distanza dalla sorgente di
contaminazione
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Elementi del MC - Bersagli
•
Dati necessari per la determinazione dei bersagli:
– uso del suolo nell’intorno del sito (residenziale, industriale,
commerciale, agricolo, ricreativo)
– presenza di pozzi e corpi idrici superficiali
– utilizzo delle acque superficiali e sotterranee (potabile, irriguo,
ricreativo)
– uso attuale del sito e la destinazione d’uso prevista dagli strumenti
urbanistici
– distribuzione della popolazione residente e altre attività antropiche
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MC generico di un sito contaminato
Sorgente secondaria
Meccanismi di Trasporto
Vie di esposizione
SUOLO
SORGENTE PRIMARIA
Suolo
superficiale
Suolo
profondo
1. Contatto dermico
2. Ingestione
Erosione ad opera del
vento e dispersione in
atmosfera
ARIA
Inalazione di
particolato e vapori
Volatilizzazione e
dispersione in atmosfera
ACQUE SOTTERRANEE
Ingestione
Percolazione e diluizione
in falda
Acque
sotterranee
ACQUE SUPERFICIALI
Trasporto e dispersione in
falda
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1. Contatto dermico
2. Ingestione
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Interventi di BONIFICA e MESSA IN SICUREZZA
Distinzione tra Bonifica e Messa in Sicurezza utilizzando il modello
Sorgente – Percorso - Bersaglio
Percorso
SITO CONTAMINATO
BERSAGLIO DELLA
CONTAMINAZIONE
INTERVENTO DI
BONIFICA
INTERVENTO DI
MESSA IN SICUREZZA
SITO CONTAMINATO
SITO CONTAMINATO
BERSAGLIO
BERSAGLIO
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Tipologie di intervento
Per quanto riguarda le Tipologie di Intervento il D. Lgs. 152/2006 così le
classifica:
• Interventi in Situ: effettuati senza movimentazione o rimozione di materiali e suolo
inquinato;
• Interventi ex Situ - On Site: con movimentazione e rimozione di materiali e suolo
inquinato ma con trattamento nell’area del sito stesso e possibile riutilizzo;
• Interventi ex Situ - Off Site: con movimentazione e rimozione di materiali e suolo
inquinato fuori dal sito stesso per avviare i materiali negli impianti di trattamento
autorizzati o in discarica.
SCELTA
Interventi IN SITU - Ristretta applicabilità, più economici
Interventi EX SITU – Maggiore applicabilità, maggiori costi
Individuazione tecnologia
applicabile (nei tempi richiesti)
Rapporto costo/efficacia
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Tipologie di MESSA IN SICUREZZA
Formazione di BARRIERE FISICHE atte a isolare la sorgente di contaminazione
(spesso applicate in caso di discariche)
 Isolamento superficiale
•
•
Costipazione di un adeguato spessore d'argilla
Deposizione di geomembrana
Evitare la percolazione delle acque meteoriche
Controllare la eventuale fuoriuscita di biogas
Limitare le migrazioni per capillarità delle sostanze estranee
Resistere ai fenomeni di gelo-disgelo, alle fessurazioni per essiccamento, alle azioni erosive
 Cinturazione perimetrale
Tramite inserimento di palancole metalliche , diaframmi (riempiti con fanghi bentonitici,
cemento-bentonite, con eventuale presenza di telo in materiale plastico)
Applicati a situazioni stratigrafiche nelle quali sia presente uno strato di terreno naturale
continuo, di adeguato spessore e di bassa permeabilità, entro il quale si possa inserire la
barriera verticale.
 Impermeabilizzazione del fondo
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Tipologie di BONIFICA - IN SITU
AIR SPARGING + SOIL VAPOR EXTRACTION (SVE)
Tipo di
intervento
Descrizione
Tipo di
contaminante
Matrice
ambientale
In Situ
Iniezione forzata continua o intermittente di aria
nel mezzo saturo. Un impianto di Air Sparging è
solitamente accoppiato ad uno di Soil Vapour
Extraction per l'eliminazione della componente
volatile dei contaminanti che migra dalla zona
satura a quella insatura.
VOCs (es: TCE)
Idrocarburi
Suolo saturo
(Air Sparging)
Suolo insaturo
(Soil Vapor
Extraction)
BIOVENTING (+ SVE)
Attivazione del processo biodegradativo per
ventilazione forzata del suolo. Immissione forzata
nel sottosuolo di aria per aspirazione del gas
interstiziale o per insufflazione diretta. L'ossigeno
apportato alla flora batterica autoctona funziona da
elletron accettore per le reazioni di biodegradazione.
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Tipologie di BONIFICA - IN SITU
LAND FARMING
AIR SPARGING +
Tipo di
intervento
Descrizione
Tipo di
Matrice
SOIL VAPOR
contaminante EXTRACTION
ambientale
In Situ
Coltivazione del suolo (aggiunta di concimi e
periodica dissodatura) al fine di promuovere la
proliferazione della flora batterica eterotrofa in
presenza di un determinato contaminante
organico. Tecnologia di tipo microbiologico.
Idrocarburi e
Composti organoalogenati
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Suolo insaturo
(solo la parte
corticale)
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Tipologie di BONIFICA - IN SITU
SOIL FLUSHING
Tipo di
intervento
Descrizione
In Situ
Lavaggio in situ del sottosuolo tramite
acqua pura o additivata.
Solubilizzazione, o estrazione per via
chimica del contamiannate tramite
soluzioni acquose direttamente
iniettate nel sottosuolo.
AIR SPARGING +
Matrice
SOIL VAPOR
ambientale
EXTRACTION
VOCs
Saturo e
Insaturo
Composti organici colorurati
Idrocarburi
Pesticidi
Metalli (es. As, Pb)
Tipo di contaminante
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Tipologie di intervento IN SITU
STABILIZZAZIONE/SOLIDIFICAZIONE
Tipo di
intervento
Descrizione
In Situ,
(Ex Situ)
Misura di messa in sicurezza
permanente.
Impiega leganti inorganici (cemento,
calce, resine a scambio ionico) e organici
(resine termoplastiche e termoindurenti)
che solidificando confinano fisicamente la
contaminazione entro un volume definito
(solidificazione).
AIR SPARGING +
Matrice
SOIL VAPOR
ambientale
EXTRACTION
Composti organici colorurati Suolo insaturo
Idrocarburi
Pesticidi
Suolo saturo
(Ex situ previa
Metalli (es. Pb, Cr VI)
essiccazione)
Tipo di contaminante
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Tipologie di intervento EX-SITU
COMPOSTAGGIO ( o BIOPILE)
Tipo di
intervento
Descrizione
Ex-situ
(On site,
Off site)
Bonifica microbiologica di cumuli di
terreno contaminato areati per
rivoltamento o insufflazione/aspirazione
forzata di aria. La tecnologia premette un
preciso controllo delle condizioni di
processo.
AIR SPARGING +
Matrice
SOIL VAPOR
ambientale
EXTRACTION
Idrocarburi
Suolo insaturo.
Composti organici alogenati Terreno rimosso
e portato
nell’area di
trattamento
Tipo di contaminante
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Tipologie di intervento EX-SITU
BIOSLURRY REACTOR
Tipo di
intervento
Descrizione
Ex-situ
(On site,
Off site)
Trattamento di biodegradazione spinta in
bioreattori. Biodegradazione aerobica o
anaerobica in reattore controllato. Il
materiale viene mescolato ad acqua e
reagenti in maniera da ottenere un fase
fluida (Slurry) che favorisce il contatto del
contaminante con la biomassa.
AIR SPARGING +
Matrice
SOIL VAPOR
ambientale
EXTRACTION
Idrocarburi
Suolo insaturo
Composti organici alogenati
Tipo di contaminante
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Tipologie di intervento EX-SITU
SOIL WASHING
Tipo di
intervento
Descrizione
Ex-situ
(On site,
Off site)
Lavaggio ex situ del suolo corticale tramite
acqua pura o additivata. Separazione per
via fisico chimica della frazione fine del
terreno al quale è assorbita la maggior
parte della contaminazione. Gli additivi
consentono la bonifica della frazione fine.
AIR SPARGING +
Tipo di contaminante
Matrice
SOIL VAPOR
ambientale
EXTRACTION
Idrocarburi
Suolo corticale
Composti organici clorurati
VOCs
Metalli ( Cd, Pb)
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Tipologie di intervento EX-SITU
TERMODISTRUZIONE
Tipo di
intervento
Descrizione
Ex-situ
(Off site)
Combustione e distruzione ad elevate
temperature in sistemi off site dei suoli.
Ossidazione termica della sostanza
organica. Recupero dei contaminati
inorganici dal particolato e dalle ceneri di
combustione.
AIR SPARGING +
Tipo di contaminante
Matrice
SOIL VAPOR
ambientale
EXTRACTION
Metalli (Cr VI)
Suolo insaturo
corticale
Pesticidi
PCB
Solventi clorurati
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Tipologie di BONIFICA INNOVATIVE
AIR SPARGING +
Tipo di
Matrice
SOIL
VAPOR
contaminante ambientale
EXTRACTION
Composti
Suolo insaturo
organici
corticale
clorurati
Metalli (Cr,
Hg, Pb, As)
Denominazione
Tipo di
intervento
Descrizione
ELECTRO
REMEDIATION
Insitu
(Ex situ,
on site)
L'applicazione di correnti ai volumi di
terreno da sottoporre a trattamento
innesca una serie di fenomeni
(elettromigrazione, elettroosmosi)
che favoriscono il desorbimento dei
contamianati dalla matrice e il loro
trasferimento verso il catodo o
l'anodo dove possono essere
captati.
OSSIDAZIONE
CHIMICA IN SITU
In situ
Immissione di agenti ossidanti
(KMnO4, NaMnO4, H2O2, O3) nel
volume di suolo contaminato.
Ossidazione in situ dei contaminanti
presenti in falda e nella zona
insatura.
Idrocarburi
Composti
organici
alogenati
Suolo insaturo
Falda
RIDUZIONE
CHIMICA IN SITU
In Situ
Immissione di agenti riducenti in situ.
Riduzione in situ dei contaminanti
presenti in falda e nella zona
insatura. (S2O42-, H2S, Fe0).
Solventi
clorurati
Pesticidi
PCB
Cr VI
Suolo insaturo
Falda
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Tipologie di BONIFICA INNOVATIVE
AIR SPARGING +
TipoSOIL
di VAPOR Matrice
contaminante
EXTRACTION ambientale
Denominazione
Tipo di
intervento
Descrizione
VETRIFICAZIONE
In Situ
Applicazioni di intense correnti
elettriche al terreno al fine di favorire
la fusione di un intero volume e la
formazione di un monolite vetroso.
La massa monolitica che viene a
formarsi intrappola la
contaminazione inorganica evitando
che questa possa interagire con le
altre matrici ambientali. I
contaminanti organici vengono
termodistrutti.
Composti
organici
clorurati
Metalli (Cr,
Cu)
Suolo
insaturo
corticale
DESORBIMENTO
TERMICO
Ex Situ
(on site)
Consiste nella vaporizzazione
tramite riscaldamento del terreno,
dei contaminanti organici.
Composti
organici
clorurati
Metalli
(As,Hg)
Suolo
insaturo
corticale
PHYTOREMEDIATION
In Situ
Piantumazione di selezionate specie
vagetali. Consente di ottenere:
fitoestrazione, fitostabilizzazione,
fitodegradazione, fitovolatilizzazione
Idrocarburi
Metalli (Cd,
Pb, Hg)
Suolo saturo
e insaturo
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(profondità
apparato radicale)
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Conclusioni
AIR SPARGING +
Ci vedremo per approfondire il tema delle
TECNICHE DI BONIFICA
SOIL VAPOR
EXTRACTION
In un apposito Convegno che l’Ordine dei Chimici della
Toscana organizzerà nel prossimo mese di dicembre
Riferimenti e approfondimenti:
ISPRA (ex-APAT)
http://www.apat.gov.it/site/it-IT/Servizi_per_l'Ambiente/Siti_contaminati/
BANCA DATI TOSSICOLOGICA
http://bdt.regione.puglia.it/home.html
FEDERAL REMEDIATION TECHNOLOGIES ROUNDTABLE
http://www.frtr.gov/default.htm
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Giornata di studio
“BONIFICHE AMBIENTALI”
Villa Demidoff, Parco Mediceo di Pratolino – Vaglia
3 Ottobre 2008
Dott. Chim. Marco Mazzoni, [email protected]
Ing. Beatrice Sani , [email protected]
www.hydrogeavision.it