15.5 RISULTATI ANALITICI CAMPAGNA DI SETTEMBRE 2003

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1 Fig. 33 pozzi campionati nella campagna di settembre

2 15.5 RISULTATI ANALITICI CAMPAGNA DI SETTEMBRE 2003 Il laboratorio CSA (Centro Studi Ambientali) di Rimini ha effettuato le analisi degli organici secondo la metodica di pretrattamento ed analisi qui illustrata. Si deve premettere che i metodi di pretrattamento sono basati sulla separazione dell analita dalla matrice per volatilizzazione. Esistono diversi tipi di pretrattamento: i metodi EPA sono basati sulla tecnica dello spazio di testa (5021), distillazione sottovuoto (5032) e purge and trap (5035 e 5030b). Il metodo IRSA 23a prevede invece l estrazione degli analiti in n-pentano. Esiste infine un metodo ISO per il pretrattamento dei composti organici (ISO 14507). Il laboratorio CSA di Rimini utilizza, per le acque, il metodo, chiamato di autocampionamento purge and trap (EPA 5030b, 1996), il quale prevede che un quantitativo definito di campione (5-25 ml) venga prelevato da un vial del volume di 40 ml e alloggiato in uno sparger vial alloggiato nell unità purge and trap Nello sparger vial, tramite un flusso costante di gas inerte (generalmente viene utilizzato elio), si estraggono i composti volatili contenuti nel campione d acqua, i quali vengono fissati tramite adsorbimento in una trappola adsorbente. Le sostanze adsorbite vengono rilasciate mediante desorbimento termico ed analizzate in un gascromatografo (colonna capillare da 60 m, diametro interno 0.25 mm, 1.5 µm di film di fase stazionaria tipo VOCOL) accoppiato ad uno spettrometro di massa a trappola ionica con modalità di acquisizione in SCAN da 35 a 350 m/z (metodo EPA 8260b, 1996). La quantificazione degli analiti viene effettuata mediante tecnica dello standard interno. CSA effettua inoltre un controllo di qualità tramite calibrazione, un controllo della funzionalità strumentale e un controllo del metodo. La calibrazione prevede la costruzione della retta di taratura degli analiti mediante l analisi di soluzioni acquose standard a cinque livelli di concentrazione a tenore costante di standard interno (Fluorobenzene, Clorobenzene-d5, 1,4- diclorobenzene-d4). Il controllo della funzionalità strumentale avviene attraverso tre controlli: analisi tuning standard, per la buona funzionalità dello spettrometro di massa; analisi di funzionalità del sistema cromatografico, per verificare la buona funzionalità del sistema purge and trap gascromatografo; controllo della taratura attraverso il controllo della retta di taratura di soluzioni acquose di 1,1 dicloroetene, cloroformio, 1,2 dicloropropano e toluene. Infine il controllo del metodo prevede l analisi del bianco (method blank), il controllo dei recuperi dei surrogati (bromodifluorometano, 1,2 diclorometano-d4, toluene-d8 e bromofluorobenzene) nei campioni e la verifica dei campioni doppi spike matrice ovvero aliquote di campione a cui sono aggiunte quantità note di analiti per documentare l effetto della matrice sul metodo (per ulteriori informazioni vedi anche ( In Tabella 9 sono mostrate le concentrazioni degli organici ottenute. Le concentrazioni di CVM rilevate risultano essere di gran lunga superiori non solo al limite stabilito dalla legge (0.5 µg/l) ma anche rispetto ai riscontri analitici di ARPA ed EST dei precedenti campionamenti; tali differenze, in alcuni casi, arrivano ai 2 ordini di grandezza. Il superamento della concentrazione limite accettabile del DM 471/99 risulta in 8 pozzi privati e 2 pubblici a Pontelagoscuro e nei 2 piezometri ARPA di Pontelagoscuro. Per effettuare un confronto fra le concentrazioni ottenute, in Tab. 10 è mostrato il dato CSA accanto al massimo dato ARPA ed EST, relativamente al CVM; laddove il confronto manca è perché quel punto non era mai stato campionato in precedenza. Su un totale di 35 punti campionati, pertanto, 16 non erano mai stati campionati né da ARPA né da EST. Nella Figure sono mostrate le concentrazioni rilevate da CSA rispetto a quanto rilevato da ARPA ed EST per Campo sportivo ed Orto Anziani. 87

3 Tab. 9 : risultati analitici sugli organici 88

4 Tab. 10 I dati sono relativi alle concentrazioni di CVM in µg/l. 89

5 CVM Orto Aziani Pontelagoscuro concentrazioni ppb /07/ /11/01 11/26/ /03/02 6/27/2002 7/24/ /21/ /11/02 2/13/ /03/ /03/03 6/10/2003 6/19/2003 7/9/ /07/03 9/23/ /22/2003 giorni campionamento Arpa Est "arpa piezometro" CSA pozzo CSA piezom.. CVM Campo sportivo Pontelagoscuro concentrazioni in ppb /07/ /11/01 11/26/ /03/02 6/27/2002 giorni campionamento 7/24/ /21/ /11/02 2/13/ /03/ /03/03 6/10/2003 7/9/ /07/03 9/23/ /10/20003 Arpa Est "Arpa piezometro" CSA pozzo CSA piezom Fig.re n 34-35: confronto fra analisi CSA e precedenti analisi ARPA/EST. 90

6 Stante la estrema severità della contaminazione rilevata, con concentrazioni analoghe a quelle rilevate all interno degli stabilimenti petrolchimici, è stato immediatamente deciso un campionamento contemporaneo fra ARPA e CSA, con le medesime modalità di prelievo, sui 3 pozzi privati che erano risultati più contaminati. Tale campionamento si è tenuto in data 22 ottobre In Tabella 11 sono mostrati i confronti fra le concentrazioni rilevate da CSA ed ARPA ed il valore del rapporto di concentrazione; addirittura in questo secondo campionamento il valore massimo rilevato da CSA aumenta nel pozzo di via Aminta 69 passando da 6632 ppb a 8589 ppb. Tab. 11 : risultati analitici del campionamento contemporaneo con ARPA Pertanto vengono considerate valide le concentrazioni rilevate in Settembre e vengono ora commentati i risultati ottenuti. Fra i superamenti del valore limite la concentrazione minima rilevata, pari a 74.2 ppb, è stata riscontrata nel piezometro del campo sportivo (n. campione 3), mentre la concentrazione massima, pari a 6632 ppb (8589 ppb in Ottobre) è stata rilevata in un pozzo privato di via Aminta (n. campione 17). Altissime concentrazioni sono state rilevate anche in via Zanaboni (3157 ppb, n. campione 9) e in via Della Pace (2777 ppb, n. campione 1). Di estremo rilievo è notare che, a differenza di quanto accade all interno degli stabilimenti petrolchimici, tali elevatissime concentrazioni di CVM non sono associate ad analoghe degli altri clorurati. Come superamenti del limite si rileva solo tetracloroetilene nei piezometri del campo sportivo di via Venezia (25.4 ppb), dell orto degli anziani (30.4), e nel piezometro superficiale di via Migliari (70.4). Spesso i possibili precursori o metaboliti sono di fatto assenti, in quanto inferiori al limite di rilevabilità. In Fig. 36 è mostrata una semplice interpolazione dei valori analitici rilevati di CVM, effettuata con il software Surfer 7.0, con impiego, come algoritmo di interpolazione, del kriging basato su un variogramma lineare di default. Vanno bene messi in evidenza i limiti di una tale interpolazione: i pozzi campionati, pur attingendo al primo acquifero in pressione, hanno profondità dei tratti filtrati e caratteristiche di completamento sconosciute ed, inoltre, hanno regimi di utilizzo e portate degli impianti di sollevamento affatto diversi. La restituzione, comunque, è sufficiente per delineare l area contaminata ed individuare il sito destinato ad essere oggetto del piano di investigazione. La contaminazione è di fatto legata all area di Pontelagoscuro Nuovo, con esclusione di via Vallelunga e della parte di Pontelagoscuro Vecchio. Si individua una forma allungata nella direzione di deflusso della falda con una distribuzione comunque irregolare dei picchi di concentrazione; ad esempio le concentrazioni massime (6632 e 2777 ppb) si riscontrano in due zone non particolarmente vicine (via Aminta e via Zanaboni), tra le quali i valori di CVM risultano inferiori. Tale risultanza è anche legata alla eterogeneità nella distribuzione della profondità dei pozzi. Comunque viene per la prima volta individuato il plume di contaminazione. 91

7 Fig. 36 : interpolazione dei risultati analitici rilevati di CVM 92

8 SEZIONE D - PIANO DI INVESTIGAZIONE 16. PROGETTAZIONE DEL PIANO DI INVESTIGAZIONE Sulla base dei risultati della campagna di settembre 2003, si è proceduto alla pianificazione dell investigazione, quindi alla formulazione del piano di investigazione con l obiettivo di definire con una caratterizzazione orizzontale e verticale l estensione del plume ed individuare il focolaio della contaminazione. Tale fase è detta acchiappa-plume (plumebuster). Il piano di investigazione, di fatto, è la prima fase vera e propria di caratterizzazione del plume. Abbiamo adottato uno schema concettuale di investigazione in 3 step successivi, in cui il primo step ha per obiettivo la definizione dei contorni del plume, il secondo la definizione della distribuzione della concentrazione lungo l asse longitudinale e trasversale ed il terzo la individuazione delle zone di frangia e del focolaio. Per rendere più comprensibile lo schema concettuale che è stato seguito nella formulazione del piano d investigazione consideriamo quanto riportato in Figura 37 che mostra un possibile modello concettuale del plume. L area rossa è la parte più contaminata, mentre le concentrazioni della sostanza inquinante diminuiscono passando ai colori arancio e giallo; la freccia in basso indica la direzione media del flusso di falda. I punti segnati sono i siti nei quali effettuare i sondaggi con prelievo ed analisi di campioni a differenti profondità entro l acquifero. GP3 GP12 GP14 GP10 GP16 GP1 GP5 GP6 GP7 GP8 GP4 GP11 GP13 GP9 GP15 GP2 I II III IV DIREZIONE MEDIA DEL FLUSSO DI FALDA Fig. n 37: schema concettuale del piano di investigazione. Nello step 1 vengono effettuati i sondaggi (indicati con GP, GroundProbing) 1,2,3,4 per confermare i limiti del plume sulla base della fotografia esistente basata sui pozzi campionati in Settembre 2003; viene effettuato anche il sondaggio GP7 al centro della massa contaminata. Come limite del pennacchio si intende quello delimitato dall isocona della concentrazione limite accettabile. Facendo riferimento alla figura 37 si individuano 4 punti: GP1- punto di monte o bianco: punto a monte del quale non si estende il plume; GP2- border line di destra: punto alla destra del quale non si estende il plume; GP3- border line di sinistra: punto alla sinistra del quale non si estende il plume; GP4- punto di valle: punto a valle del quale non si estende il plume. GP7- punto di centro: baricentro del plume. 93

9 Nello step 2 i sondaggi GP 5,6,8 evidenziano la struttura dell asse longitudinale del pennacchio, mentre il 9 ed il 10 identificano il transetto trasversale centrale. Nello step 3 i sondaggi rimanenti (11,12,13,14,15,16) definiscono le zone di frangia Ogni step è stato preceduto da uno studio a tavolino dei risultati ottenuti dal campionamento precedente. Ogni punto sondaggio risponde infatti ad un preciso quesito, confermando o annullando i fondamenti del modello concettuale precedentemente ipotizzato. Se il modello è confermato la sorgente è localizzata fra GP1 e GP5. Lungo i transetti indicati con i numeri romani da I a IV si determina il flusso di massa del pennacchio (control planes). Ovviamente questo modello può essere smentito in corso d opera. Ecco perché riteniamo che il modo migliore di applicare il piano di investigazione sia procedere a step; ogni fase suggerisce il modo idoneo di applicare la fase successiva. Ad esempio nel caso in cui, nel punto centrale GP7, non venga rilevata la presenza di alcun contaminante, allora il nuovo modello concettuale del pennacchio potrebbe assumere una configurazione simile a quella mostrata in Fig. 38, con il GP3 che prenderebbe il posto del precedente GP1, diventando il nuovo punto di monte, ed il GP4, che nell ipotesi precedente era il punto di valle, che diverrebbe il GP2 ovvero il nuovo border-line di destra (secondo la direzione di flusso). Ovviamente i gradi di libertà di cui disponiamo sono vincolati dalle risultanze della campagna di Settembre 2003, che ha già dato un idea grossolana di come è distribuito il plume. GP3 GP12 GP14 GP10 GP16 GP1 GP5 GP6 GP7 GP8 GP4 GP11 GP13 GP9 GP15 GP2 I II III IV DIREZIONE MEDIA DEL FLUSSO DI FALDA Fig. n 38 : Ipotesi alternativa di modello concettuale da definire in corso d opera. Come informazioni essenziali di supporto per la formulazione del piano di investigazione sono state inoltre acquisite o determinate: piezometria dell acquifero in pressione tramite l effettuazione di una campagna piezometrica sull area del plume, compreso un intorno significativo, in corrispondenza di alcuni step di indagine per verificare la variabilità eventuale del sistema di flusso; distribuzione delle isopache dell acquifero in pressione e delle isobate dal p.c. del tetto e del letto dell acquifero ottenute sulla base delle stratigrafie disponibili, al fine di guidare la corretta profondità di perforazione dei sondaggi e di prelievo dei campioni d acqua. Base di partenza per la attuazione del piano di investigazione è stata, ovviamente, la distribuzione della concentrazione rilevata nella campagna di Settembre L investigazione si è svolta in un lasso di tempo compreso fra Ottobre 2003 e Gennaio

10 16.1 CONFIGURAZIONE IDRODINAMICA DELL ACQUIFERO IN PRESSIONE DURANTE LA FASE DI CARATTERIZZAZIONE Si è ritenuto importante verificare eventuali variazioni nella morfologia della superficie piezometrica rispetto alla struttura osservata nelle piezometrie di dicembre 2002 e giugno Sono state pertanto effettuate 2 ulteriori campagne piezometriche, di cui la prima il Ottobre 2003 (effettuata la settimana precedente l inizio della fase di investigazione) e la seconda il Novembre 2003, fra il primo ed il secondo step della investigazione. La campagna di Ottobre ha visto la misura di 8 pozzi privati nell area di Pontelagoscuro e 5 piezometri (Campo Sportivo, Orto degli Anziani e 3 all interno dell area Solvay). A tale piezometria sono stati aggiunti i livelli piezometrici misurati in 23 pozzi, presenti in golena, del campo di prelievo ACOSEA, anch esso in condizioni statiche, ovvero con i pozzi non in pompaggio (vedi cap.11.2). La campagna di Novembre è ristretta all area di Pontelagoscuro Nuova. Tale campagna ha visto la misura di 4 pozzi privati e 2 piezometri (Campo Sportivo e Orto Anziani). In Fig. 39 vengono mostrate le 4 piezometrie disponibili a confronto relativamente alla zona di Pontelagoscuro. In Tab.10 sono riportati i dati piezometrici di tutte le piezometrie effettuate, relative a 5 pozzi dell area di Pontelagoscuro. Si noti come, al di là delle variazioni di livello, le relazioni fra i livelli rimangano sostanzialmente costanti, confermando una sostanziale uniformità del flusso di falda (con eccezione della magra estrema del Giugno 2003). Si noti anche come nel Novembre 2003 la falda sta risalendo rispetto ad Ottobre ma rimane ancora lontana dai livelli della piena estrema di Dicembre Il plume, pertanto, è stato investigato in condizioni idrologiche medie. Anche se il livello piezometrico medio misurato in Novembre (2,5 m l.m.m.) è risultato essere superiore a quello rilevato nella campagna precedentemente eseguita, si conferma sempre come il flusso sia diretto dal fiume Po verso Sud. Si noti anche come il gradiente idraulico e la direzione media di flusso rimangono sostanzialmente stazionari in quasi tutto l anno; il Po alimenta la falda, quest ultima si muove dal quadrante NW verso quello SE. Quando il Po è più alto il gradiente aumenta e la direzione di flusso tende a disporsi più subparallela al Po. In Giugno 2003, in condizioni eccezionali di magra, il flusso si inverte ma con gradiente assai basso. sigla pozzo dicembre-02 giugno-03 ottobre-03 novembre-03 livello in m.s.l.m. livello in m.s.l.m. livello in m.s.l.m. livello in m.s.l.m , GRADIENTE 2.0X X X X10-3 AZIMUTH NW-SE SSW-NNE NNW-SSE NNW-SSE Tabella 10 : livelli piezometrici, gradiente idraulico medio e direzione media di deflusso di falda a confronto fra 4 piezometrie 95

11 il Logo C. Milzona Botte Possessione Palazzo Possessione Cascina F.S. Stazione livello in s.l.m livello in s.l PONTELAGOSCUR NUOVO 21 F.S PONTELAGOSCUR O NUOVO 21 F.S Piezometria di dicembre 2002 Piezometria di giugno A 34 35A 36A 32A 14A 31A 11A 29 21A 12A 30 8A1A16A 9 9N Pontelagoscuro 5 9 9N m.s.l.m.m N m.s.l.m.m N PONTELAGOSCURO NUOVO PONTELAGOSCURO NUOVO 21 F.S. Stazione 0.7 DIAM PNP Piezometria di ottobre 2003 Piezometria di novembre 2003 Fig. 39 : piezometrie della zona di Pontelagoscuro tra dicembre 2002 e novembre 2003 (quote s.l.m.) 96

12 16.2 ISOBATE DEL TETTO E DEL LETTO DELL ACQUIFERO IN PRESSIONE Per l importanza del litosoma acquifero in esame e per una migliore definizione delle sue caratteristiche geometriche, ne sono state ricostruite le superfici del letto e del tetto a partire dal piano-campagna relativamente all area del plume. Tale elaborazione è essenziale per guidare la perforazione dei sondaggi di investigazione e quindi conoscere a priori quali fossero le profondità ottimali di campionamento dell acqua di falda all interno delle sabbie Würmiane. In Fig. 40 è mostrata la distribuzione delle isobate del tetto dell acquifero da p.c. nella zona indagata; la distribuzione delle isoipse del letto è mostrata in fig. 14. Sono stati eseguiti due profili stratigrafici, le cui tracce sono in Fig.41 uno longitudinalmente all asse presunto del plume (Fig. 42/A) ed uno trasversalmente a questo (Fig.n 42/B). Sono state utilizzate 19 stratigrafie disponibili e archiviate, alcune superficiali (10 m da p.c.), la maggior parte profonde (30 70 m da p.c.). Tali profili mettono in evidenza: 1 un acquifero freatico arealmente discontinuo, costituito da un litosoma sabbioso, sabbioso-limoso avente spessori molto variabili (0.5 8 m) e il tetto ad una profondità rispetto al piano campagna variabile che raggiunge un minimo di circa 5 6 m al di sotto del p.c.; 2 un acquifero profondo arealmente più continuo avente uno spessore variabile fra i 15 e i 25 m da p.c. e con il tetto situato fra i 5 10 m e 15 m da p.c. con una tendenza ad approfondirsi dal Po verso Sud; 3 tra i due acquiferi è presente un livello acquitardo costituito prevalentemente da livelli argillosi, argilloso-limosi con intercalazioni fini di materiale morboso, e con potenza variabile (5 10 m). PONTELAGOSCURO VECCHIO 19 PONTELAGOSCURO NUOVO 11 3 m da p.c Fig. 40: isobate del tetto dell acquifero nella zona di Pontelagoscuro. 97

13 A Pontelagoscuro Z143 9S 72S 78S B 80S 77S 79S 27S1 12N12 12F1-S2 12F1-S1 Possessione Palazzo 12D1 20S 12F12 PONTELAGOSCUR O NUOVO A' 27 F.S. Stazione 3S 1S 20S1 12E26 B' Fig.n 41 : traccia dei 2 profili ed ubicazione delle stratigrafie utilizzate:in verde sono segnate quelle profonde, in rosa quelle superficiali. 98

14 Fig.42/A :Profilo_A-A PROFILO B-B B B Fig.n 42/B :Profilo_B-B 99

15 16.3 INVESTIGAZIONE DEL PLUME ATTRAVERSO IL METODO DIRECT- PUSH Per verificare l effettiva area coinvolta dall inquinamento e la distribuzione verticale delle concentrazioni di CVM, si è proceduto ad una campagna di nuovi sondaggi utilizzando una strategia innovativa di perforazione e campionamento di acqua di falda, appositamente ideata per lo studio dei plume di contaminanti in falda: la metodologia direct-push (ASTM 1996). Il metodo direct-push è una tecnica di perforazione di terreno che permette velocità di perforazione assai elevate se paragonate ai metodi tradizionali (circa 30 m in 1 ora). Consente inoltre di prelevare campioni di acqua a diverse profondità. Alla fine delle operazioni di campionamento il foro creato viene a chiudersi naturalmente grazie alle modeste dimensioni ed al peso litostatico del terreno. In questa metodologia viene utilizzata una macchina idraulica con sistema di avanzamento ad infissione diretta a percussione. Il principio di funzionamento dei sistemi direct-push è simile a quello dei penetrometri utilizzati nel campo geotecnico, anche se è maggiore la frequenza e quindi l energia di infissione: un martello spinge a percussione ad alta frequenza una serie di aste, con all estremità una punta conica, fino alla profondità desiderata. Al termine delle aste viene estruso un campionatore filtrato adeguato, nel nostro caso un tratto filtrato del diametro di circa 3 cm e avente una lunghezza pari ad 80 cm (Fig. n 43, foto 1, foto 2). Fig. n. 43 Campionamento nel mezzo saturo tramite metodologia direct-push. 100

16 Foto n 1: Immagine del metodo direct-push al lavoro mentre inserisce le aste sul GP2. Foto 2 : filtro 101