Indice Presentazione XVIII Curatori Autori XXI Capitolo 1: Problemi tecnici nell applicazione del DM 471/99

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1 Indice Presentazione XVIII Curatori XX Autori XXI Capitolo 1: Problemi tecnici nell applicazione del DM 471/99 1 Introduzione 1 2 Considerazioni a carattere generale 1 3 Considerazioni specifiche Allegato Articolo Definizione sostanze volatili (COV) 6 Bibliografia 7 Capitolo 2: Comportamento degli inquinanti nel terreno 1 Introduzione 8 2 Il terreno come mezzo poroso e sistema biologico Fase solida Fase liquida (soluzione del terreno) Fase gassosa (atmosfera del terreno) 12 3 Meccanismi fisico-chimici nel terreno Solubilizzazione in acqua Reazioni acido-base Formazione di complessi o chelati Reazioni di ossido-riduzione Idrolisi Adsorbimento Volatilizzazione Intrappolamento Fotoreazioni Trasformazioni mediate biologicamente Trasferimento di massa 24 4 Contaminanti d interesse e comportamento ambientale 25 Bibliografia 34 Capitolo 3: Caratterizzazione ai sensi del DM 471/99 1 Premessa 36 2 Perimetrazione e caratterizzazione dei siti contaminati: attività standardizzate dalla Provincia di Milano 37 3 Caratterizzazione di un sito ai sensi del DM 471/ Raccolta e sistematizzazione dati esistenti 39

2 VI 3.2 Caratterizzazione del sito e formulazione preliminare del modello concettuale Piano di investigazione iniziale 47 Bibliografia 53 Capitolo 4 Indagini geognostiche e modello fisico del sottosuolo 1 Principi fondamentali Fase iniziale Indagini in caso di fonte della contaminazione nota Provenienza dei contaminanti indefinita 58 2 Studio di dettaglio Georadar Polarizzazione indotta Induzione elettromagnetica Tecniche in foro 62 3 Database a e GIS dedicati al disinquinamento Struttura del GIS Raccolta dati Struttura dell archivio Individuazione delle sorgenti Analisi del rischio Metodologie d'intervento 68 4 Caso di inquinamenti diffusi 70 Bibliografia 70 Capitolo 5 Metodi di indagine dei terreni 1 Introduzione 71 2 Definizioni e regole generali per il recupero e la bonifica dei siti contaminati, di cui al DM 471 del 25/10/ Il campionamento e l analisi dei suoli contaminati Piano di campionamento Modalità di campionamento Tecniche di prelievo dei campioni di terreno, di rifiuti in genere e di materiali inerti 78 Bibliografia 81 Capitolo 6 Analisi dei terreni 1 Introduzione 82 2 Analisi sui terreni Estrazione Metodi di purificazione e di separazione Metodi di rivelazione 85 3 Scelta dei metodi di analisi 86 4 Selezione dei parametri chimico-fisici 87 5 Parametri caratteristici 89 6 Composti inorganici 90 7 Composti organici Determinazione del contenuto di idrocarburi Determinazione dei PCB 95 8 Metodi di screening e di analisi in campo Strumentazione da campo 100

3 8.2 Composti organici volatili Campionamento di Soil Gas (SG) Composti semivolatili 104 Bibliografia 106 Capitolo 7 Monitoraggio delle acque sotterranee 1 Premessa Metodologie di monitoraggio delle acque nel mezzo insaturo Metodologia di campionamento Strategie di campionamento Metodologie di monitoraggio delle acque nel mezzo saturo Misure quantitative Misure qualitative approccio tradizionale Misure qualitative nuova metodologia Certificazione dei risultati analitici e modalità di restituzione dei dati Strategie di impostazione e gestione della rete di monitoraggio Protocollo di campionamento e compilazione di rapporti periodici Elaborazione statistica dei dati sperimentali Rappresentazione dell evoluzione temporale dei parametri sperimentali Analisi delle tendenza Carte di controllo 143 Bibliografia 145 Capitolo 8 Qualità ed interpretazione del dato analitico 1 Introduzione Campionamento Caratteristiche di un sistema analitico Incertezza di misura Circuiti Valutazione dei risultati Analisi statistica Dati sotto il limite Confronto con i limiti di legge Appendice A 173 Bibliografia 174 Capitolo 9 Trattamento statistico dei dati 1 Introduzione Margine di errore e incertezza Analisi accoppiata Analisi multivariata Trattamento dell incertezza, variabile regionalizzata e modello Grandezze caratteristiche di una variabile aleatoria Ipotesi di stazionarietà Proprietà del variogramma Il kriging Test di validazione Svantaggi della procedura di kriging 191 VII

4 VIII 12 Esempi applicativi I caso applicativo II Caso applicativo III Caso applicativo 196 Bibliografia 198 Capitolo 10 Ricostruzione del flusso idrico sotterraneo con traccianti 1 Introduzione Uso dei traccianti artificiali Traccianti utilizzati Tecniche del pozzo singolo e dei pozzi multipli Misura della portata unitaria (q) di Darcy Misura della velocità effettiva (u) Carotaggi di γ-ray Esempi di indagini su diversi acquiferi Indagini eseguite in un acquifero costiero della Penisola Salentina Indagini su di un area inquinata da Cr-6 presso il F. Esino (Marche) Esperimenti effettuati in un acquifero della pianura alluvionale in prossimità di Treviso Esperimenti effettuati nell area di Quercioli di Reggio Emilia Falda in pressione 219 Bibliografia 220 Capitolo 11 Trasporto degli inquinanti nel saturo 1 Introduzione Meccanismi di trasporto dell inquinante in falda Equazione del bilancio dell inquinante all interno del mezzo poroso Interazioni acqua-terreno Formulazione completa di un modello di trasporto di inquinante in un mezzo poroso saturo Condizioni al contorno Metodologie di soluzione e relative problematiche Limiti della teoria classica: il terreno eterogeneo 232 Bibliografia 233 Capitolo 12 Trasporto degli inquinanti nell insaturo 1 Il terreno come sistema trifase disperso Il profilo verticale del terreno I principali parametri del suolo Acqua nel terreno: contenuto e potenziale Il potenziale dell acqua nel suolo Espressione del potenziale dell acqua nel suolo La curva caratteristica Il moto nel terreno non saturo Il flusso nella zona insatura: equazione di Richards Modelli di terreno e parametri caratteristici Capacità di infiltrazione Formulazione per la capacità di infiltrazione 247

5 8 Distribuzione del profilo di umidità durante il processo di infiltrazione Evapotraspirazione Drenaggio e redistribuzione interna Condizioni iniziali per il contenuto d acqua Condizioni al contorno per il contenuto d acqua Il fenomeno dell isteresi Equazione del trasporto e della diffusione 256 Bibliografia 257 Capitolo 13 Attenuazione naturale monitorata 1 Introduzione Fondamenti dei processi di attenuazione naturale Fenomeni di biodegradazione Limitazioni ai processi di biodegradazione in campo L attenuazione naturale monitorata Valutazione dell efficacia dei processi di attenuazione naturale Modellazione dei processi di attenuazione naturale Piano di monitoraggio Vantaggi e limitazioni connesse alla MNA Accettazione degli interventi di MNA 276 Bibliografia 277 Capitolo 14 Incapsulamento 1 Introduzione Le coperture dei siti contaminati Coperture di argilla compattata Effetti di degradazione Cedimenti Prestazioni idrauliche in sito Coperture composite Prestazioni idrauliche in sito Geosintetici bentonitici (GCL) Danneggiamento dovuto la gelo Essiccamento Coperture alternative Coperture monolitiche Barriere capillari Confronto tra i diversi tipi i barriere 300 Bibliografia 302 Capitolo 15 Stabilizzazione/solidificazione 1 Definizione e classificazione Meccanismi del processo di solidificazione e stabilizzazione con cementi L idratazione del cemento Portland Il silicato idrato di calcio gel (C-S-H gel) Il silicato idrato di calcio indurito (C-S-H (I)) I meccanismi di immobilizzazione Reazioni tra il cemento e le specie chimiche contaminanti L effetto della carbonatazione 314 IX

6 X 3 Tecnologie di solidificazione e stabilizzazione dei suoli Caratterizzazione del sito I processi in situ I processi ex situ Prove di controllo sui materiali stabilizzati/solidificati Caratteristiche fisico meccaniche Prove di cessione Indagini microstrutturali 322 Bibliografia 323 Capitolo 16 Barriere idrauliche 1 Introduzione Tipologie di opere costitutive delle barriere idrauliche Strategie di utilizzo dei pozzi-barriera Limiti di utilizzo della tecnica dei pozzi-barriera Limitazioni dovute al contesto idrogeologico Limitazioni dovute alla tipologia di contaminanti Limitazioni dovute alle condizioni di flusso e di trasporto degli inquinanti Elementi per la progettazione dei pozzi-barriera Il criterio di dimensionamento di un pozzo-barriera Efficienza idraulica ed efficacia idrochimica del pozzo-barriera La progettazione di pozzi-barriera Previsione del tempo di funzionamento per raggiungere gli obiettivi di risanamento Problemi da affrontare nella gestione delle barriere idrauliche Valori di riferimento per le acque derivanti dal sistema di barriere idrauliche La restituzione in falda delle acque derivanti dalle barriere idrauliche Ottimizzazione del sistema mediante programmazione lineare Monitoraggio e verifica delle barriere idrauliche Il sistema di monitoraggio dei pozzi-barriera Le misure da effettuare sulle barriere idrauliche Risultati del monitoraggio e verifiche Un esempio di verifica del dimensionamento di una barriera idraulica Modello fisico del sottosuolo e parameri idrogeologici Flusso idrico sotterraneo e fattori di controllo del bilancio idrico Modello di flusso Modello di trasporto 358 Bibliografia citata 362 Bibliografia consigliata 364 Capitolo 17 Applicabilità dei processi microbiologici 1 Introduzione Gli inquinanti Prerequisiti per l applicazione del biorisanamento 366

7 3.1 Biodegradabilità degli inquinanti Presenza nel sito contaminato di microrganismi capaci di degradare i composti inquinanti Fattori che influenzano la bioremediation a scala reale Concentrazione degli inquinanti Umidità ph Macro e micronutrienti Biodisponibilità degli inquinanti Presenza/assenza di ossigeno I processi di rimozione in campo Bioattenuazione Biostimolazione Bioaugmentation Casi studio Biorisanamento on site di idrocarburi alifatici e ciclici Biorisanamento on site di un suolo contaminato da idrocarburi pesanti del petrolio Biorisanamento on site di suoli contaminati da petrolio con un sistema tecnologico integrato Bioremediation in situ di siti contaminati da Metil tert-butil Etere (MtBE) Vantaggi e limiti della bioremediation 386 Bibliografia 387 Capitolo 18 Compostaggio/humificazione 1 Introduzione Richiami concettuali e definizioni I trattamenti biologici in fase solida nell ambito dei processi di bonifica ex situ Il compostaggio come tecnologia di bonifica biologica dei suoli contaminati Potenzialità del processo di compostaggio sfruttabili in bonifica biologica Cenni sul significato, sui meccanismi e sulle conseguenze del processo di humificazione Bonifica biologica di suoli contaminati mediante tecniche di trattamento in cumulo Principi generali delle tecniche di trattamento in cumulo Sistemi di trattamento in cumulo Efficienza e aspetti economici dei sistemi di trattamento in cumulo 404 Bibliografia 406 Capitolo 19 Phytoremediation 1 Introduzione Fisiologia di base delle piante Nutrizione inorganica Produzione per fotosintesi dei materiali vegetali Scambio di gas e processi di traspirazione 411 XI

8 XII 3 Meccanismi di azione della phytoremediation Fitostabilizzazione Rizodegradazione Fitoaccumulazione Fitodegradazione Fitovolatilizzazione Evapotraspirazione Applicazioni Controllo delle infiltrazioni Bonifica dei suoli contaminati Barriere idrauliche per le acque del sottosuolo Trattamento delle acque (rizofiltrazione) Vantaggi, limiti della phytoremediation Studi di trattabilità 421 Bibliografia 422 Capitolo 20 Sistemi biologici in fase semisolida 1 Introduzione Descrizione della tecnologia Fase di trattamento Tipologie di sistemi Parametri di processo e problemi di gestione Esperienze e applicazioni condotte Scala pilota e dimostrazioni in campo Scala reale Potenzialità e limiti 438 Bibliografia 439 Capitolo 21 Composti a lento rilascio di ossigeno 1 Introduzione Proprietà chimico fisiche del MtBE Tossicologia del MtBE Definizione dei limiti di accettabilità del MtBE Trasporto e destino ambientale del MtBE nelle acque sotterranee Adsorbimento e coefficiente di ritardo Potenziale di biodegradazione Bioremediation in situ di contaminazioni da MtBE Biostimolazione Bioaugmentation Analisi di un caso reale Caratterizzazione della contaminazione della falda Descrizione della tecnologia di bonifica Descrizione dell intervento Conclusioni 461 Bibliografia citata 461 Bibliografia consigliata 462 Capitolo 22 Processi cometabolici in falda 1 Introduzione I solventi clorurati: proprietà e diffusione in ambiente Reazioni di degradazione di idrocarburi alifatici clorurati 465

9 XIII 3.1 Biodegradazione aerobica cometabolica Biodegradazione aerobica diretta Reazioni di riduzione Modelli cinetici per la biodegradazione aerobica Modello di biodegradazione in assenza di substrato di crescita con inibizione da metaboliti intermedi Modello di biodegradazione in presenza di substrato di crescita e con inibizione da metaboliti intermedi Test di biodegradazione in microcosmi aerobici Valutazione della potenzialità biodegradativa della biomassa presente nel sito Fenomeni di inibizione competitiva tra substrato di crescita e inquinante e inibizione dovuta ad alta concentrazione dell inquinante Valutazione del fabbisogno di nutrienti e ossigeno Valutazione dell efficacia di eventuali inoculi microbici Completezza della mineralizzazione dei solventi clorurati Test in reattori pilota e problemi di scale up Sperimentazione in reattori pilota di laboratorio e in campo Implementazione a scala reale 489 Bibliografia 490 Capitolo 23 Bioventilazione ed estrazione di vapori 1 Introduzione Modelli di flusso e di trasporto degli inquinanti Equazione di flusso per gas nel sottosuolo insaturo Trasporto di contaminanti in fase gassosa Fattori fisici, chimici e biologici influenti e scelta del trattamento Permeabilità del terreno al gas Volatilità dei contaminanti Biodegradabilità degli inquinanti in ambiente aerobico Scelta della tecnologia Test pilota Test a gradini di portata (stepped-rate test) Test a portata costante (constant-rate test) Test respirometrico in situ Interpretazione dei dati di campo Stima della permeabilità del terreno al gas Stima del raggio di influenza Stima del tasso di biodegradazione degli inquinanti e del tempo necessario alla bonifica per processi di biodegradazione Aspetti progettuali e realizzativi Permeabilità dei terreni al gas e tasso di biodegradazione dei contaminanti Definizione delle portate di intervento e configurazione dei pozzi Scelta delle tecnologie di trattamento degli effluenti 514

10 XIV 6.4 Valutazione delle prestazioni e chiusura degli interventi Analisi dei costi di intervento 520 Bibliografia 523 Capitolo 24 Lavaggio fisico e chimico 1 Introduzione Descrizione della tecnologia Pre-trattamento Separazione fisica Trattamento della frazione fine Trattamento delle acque di processo Trattamento delle emissioni atmosferiche Applicazione del lavaggio come tecnologia di risanamento Caratterizzazione della matrice contaminata Studio di fattibilità Dimensionamento dell'impianto Installazione e verifica Monitoraggio Potenzialità e limiti 537 Bibliografia 538 Capitolo 25 Air sparging 1 Introduzione Principi fondamentali Dinamica del processo Fattibilità del sistema Caratteristiche specifiche del sito Caratteristiche fisico-chimiche del sottosuolo Caratteristiche fisico-chimiche dei contaminanti Vantaggi e svantaggi dell applicazione dell AS Dimensionamento e installazione del sistema di AS Definizione dell area da bonificare Descrizione di un test pilota Applicazione dell AS Progettazione del sistema di AS Descrizione di un sistema di AS Monitoraggio del processo e chiusura degli interventi 558 Bibliografia citata 561 Bibliografia consigliata 561 Capitolo 26 Barriere reattive permeabili 1 Introduzione Principio di funzionamento Vantaggi e svantaggi Possibili configurazioni Materiali reagenti Contaminanti trattabili mediante ferro zero-valente Meccanismi di degradazione dei solventi clorurati a contatto con ferro zero-valente Caratterizzazione della contaminazione e del sito Prove di laboratorio 572

11 9.1 Prove per la determinazione delle cinetiche di degradazione Prove per la determinazione della longevità della barriera Prove ausiliarie Dimensionamento di una PRB Fase modellistica di supporto alla progettazione della barriera Soluzioni tecniche per la realizzazione della barriera reattiva permeabile Realizzazione della cella permeabile reattiva Realizzazione dei diaframmi impermeabili Rete di monitoraggio Stato di sviluppo della tecnologia Un caso pratico Inquadramento del sito Caratterizzazione dell inquinamento Obiettivo della bonifica Dimensionamento della barriera Costruzione della barriera Monitoraggio Stima dei costi Ripristino ambientale 602 Bibliografia citata 602 Bibliografia consigliata 603 Capitolo 27 Desorbimento termico 1 Introduzione Descrizione della tecnologia Pre-trattamento Fase di desorbimento Post-trattamento Utilizzo del materiale trattato Tipologia di unità disponibili a scala reale Limiti e potenzialità del desorbimento termico Caratteristiche dei contaminanti Caratteristiche della matrice Parametri di processo Confronto tra desorbimento termico e altre tecnologie ex situ Applicazioni Costi 628 Bibliografia 629 Capitolo 28 Criteri per la selezione delle tecnologie 1 Premessa Interventi in situ ed ex situ Applicazione delle diverse tecnologie in Europa Aspetti economici Considerazioni sui costi Sostenibilità economica Sistemi di supporto alle decisioni 650 Bibliografia 657 XV

12 XVI Capitolo 29 Analisi di rischio: aspetti generali 1 Introduzione Strutturazione di un analisi di rischio Caratterizzazione del sito Definizione del modello concettuale Calcolo della concentrazione nel punto di esposizione Stima del rischio Gestione del rischio Applicazione dell analisi di rischio secondo il DM 471/ Bibliografia 674 Capitolo 30 Analisi di rischio: aspetti tossicologici 1 Introduzione Principi generali della valutazione tossicologica Valutazione della tossicità Indici di effetto e livelli di dose accettabili Valutazione della cancerogenicità Valutazione qualitativa di rischio cancerogeno Valutazione quantitativa del rischio cancerogeno Miscele ambientali e standard di riferimento Nuove tecnologie e metodi alternativi al modello animale Valutazione dell esposizione 691 Bibliografia 692 Capitolo 31 Analisi di rischio: aspetti critici ed innovativi 1 Introduzione Stato dell'arte dell'analisi di rischio in Europa I principi del RBLM: Risk-Based Land Management Aspetti critici nel confronto dei modelli L'analisi di rischio nella strategia europea per la difesa del suolo Stato dell'arte dell'analisi di rischio in Italia Elementi rilevanti della normativa I modelli in uso Sviluppo dell'analisi di rischio ecologico 709 Bibliografia 711